1.1 Hefbome

Tegnologie

Graad 9

Meganismes en beweging

Module 2

Hefbome

Hefbome

• Een van die oudste meganismes is hefbome. Die mense uit die Steentydperk het dit gebruik om groot voorwerpe te verskuif.

• Dit kan beskryf word as ’n lang, rigiede voorwerp met ’n spilpunt êrens op die voorwerp. Die spilpunt is ’n vaste punt waarteen die hefboom draai. Die spilpunt staan ook as die draaipunt bekend. Hefbome word vir twee doeleindes gebruik: hulle verskuif ’n groot las met min inspanning, of kan beweging vermeerder of versterk. ’n Wipplank is ’n eenvoudige voorbeeld van ’n hefboom.

Klas 1 hefboom

• Hierdie tipe hefboom is soos ’n wipplank, wat ’n vaste spilpunt in die middel van die hefboom het.

Gee nog ’n voorbeeld:

Klas 2 hefboom

• Hierdie tipe hefboom het die lewering tussen die inset en die spilpunt. ’n Kruiwa is ’n voorbeeld.

Gee nog ’n voorbeeld:

Klas 3 hefboom

• Hierdie tipe hefboom het die inset tussen die spilpunt en die lewering. ’n Haartangetjie is ’n voorbeeld van hierdie tipe hefboom.

Gee nog ’n voorbeeld:

Skakelings

• Skakelings is hefbome wat met ander hefbome, wiele, verbindingstawe, vliegwiele, ens. verbind is. Hulle kan die rigting van ’n beweging of die grootte van ’n krag verander, of dinge op ’n spesifieke manier laat beweeg. Die voorbeelde illustreer verskillende skakelings. Jy kan dit maklik maak met behulp van karton, ’n skêr, papierpennetjies en duimspykers en die uitwerking van elke skakeling toets.

Trek-/stootskakeling

• Hierdie skakeling is nuttig om rigting te verander.

Gee nog ’n voorbeeld:

Veërs

• Hierdie skakeling stel die insetskakeling in staat om parallel met die steunraam te beweeg, soos met ’n motor se ruitveër.

Gee nog ’n voorbeeld:

Wuiwende arm

• Die verbindingstaaf word beweeg deur die wiel, wat die arm beweeg.

Gee nog ’n voorbeeld:

Skuiwer

• Die wiel draai die verbindingstaaf, wat deur die skuiwer beweeg.

Gee nog ’n voorbeeld:

Meganiese voordeel

• Ons gebruik elke dag hefbome omdat hulle dit makliker maak om die werk gedoen te kry. Hulle gee aan ons meganiese voordeel (MV), wat beteken dat jy ’n groot las met min inspanning kan laat beweeg.
• Die MV in die voorbeeld hieronder word gevind deur die gewig van die las te vergelyk met die inspanning wat nodig is om dit te beweeg. (Onthou: 1 kg = 10 Newton)

Snelheidsverhouding

• As jy weer na die voorbeeld van die kruiwa kyk, sal jy sien dat die afstand waaroor die inspanning (inset) moet beweeg, baie groter is as dié van die las. Deur die twee afstande te vergelyk, kry jy die snelheidsverhouding (SV).

Doeltreffendheid

• Meganismes werk nie altyd 100% nie as gevolg van faktore soos onderdele wat buig, wrywing, ens.
• In alledaagse terme sal die formule wees:

• Die wetenskaplike formule om die doeltreffendheid van die meganisme te bereken, is die volgende:

Momente

• As ’n wipplank nie draai nie maar gelyk bly, sê ons dit is gebalanseerd. Die kragte aan weerskante van die draaipunt is gelyk en teenoorgesteld. As die krag aan die een kant van die wipplank groter is as dié aan die ander kant, of die draaipunt nie in die middel is nie, sal die wipplank om die draaipunt draai. Hierdie draaikrag staan as ’n moment bekend.

• Momente kan gebruik word om onbekende gewigte of afstande van beweging uit te werk. Die figuur hieronder toon hoe om die moment vir ’n baie groot skroefsleutel te bereken.

Aktiwiteit 1

1. Gebruik ’n eenvoudige skets om te help om die beginsel van momente te help verduidelik.
2. Skryf in jou eie woorde die formule neer om moment te bereken (lees dit af uit die illustrasie):

Moment =

1. As ’n man wat 560 N weeg drie meter vanaf die spilpunt van ’n wipplank sit, hoe ver van die spilpunt af moet ’n man sit wat 700 N weeg om ’n ewewigstand (balans) te gee?

1. Bereken die meganiese voordeel van die hefboom wat in die illustrasie getoon word.

1. Wat is die snelheidsverhouding van die hefboom wat in die figuur getoon word?

1. Werk die doeltreffendheid van die hystoestel in die illustrasie uit. Daar is bevind dat inspanning van 50 N wat 8 m beweeg, ’n las van 80 N oor ’n afstand van 4 m kan oplig.

Assessering

Memorandum

AKTIWITEIT 1

1.

2.Moment = krag x afstand tussen krag en falkrum (steunpunt)

3.

1. $\text{MV}=\frac{\text{Las}}{\text{Inspannng}}=\frac{\text{300}\text{N}}{\text{100 N}}=\frac{3}{1}=\text{3}$
2. SV = $\frac{\text{Afstand wat inspanning beweeg}}{\text{Afstand wat las beweeg}}$

= $\frac{\text{1 m}}{\text{200 mm}}$

= $\frac{\text{100 cm}}{\text{20 cm}}$

= $\frac{5}{1}$

= 5:1

1. Arbeidinset (vir ‘n beweging van 8 meter) 50 x 8 = 400 Nm

(NM = Newton-meters)

Arbeiduitset (vir ‘n beweging van 4m) = 80 x 4 = 320 Nm

Doeltreffendheid = $\frac{\text{Arbeiduitset}}{\text{Arbeidinset}}$

= $\frac{\text{320}}{\text{400}}$

= 0,8

= 80%