Vektstenger

Vi bruker vektstenger hver dag i mange sammenhenger. En saks, en skiftenøkkel, en tang, en dumphuske, en spade, et spett og en trillebår er alle eksempler på vektstenger. Felles for disse er at de består av et stivt legeme som kan dreie rundt en akse, når det utsettes for en kraft. Vi utnytter prinsippet om vektstenger bl.a. for å kunne utøve større krefter med liten muskelinnsats.

I fysikken skiller vi mellom enarmet vektstang og toarmet vektstang. F (force) er symbol for kraften, L (lasten) er symbol for den andre kraften.

Enarmet vektstang

Figur 1a Enarmet vektstang Figur 1a Enarmet vektstang Figur 1b Enarmet vektstang Figur 1b Enarmet vektstang

Figurene 1a og 1b viser en enarmet vektstang. Kreftene virker på samme siden av aksen (rotasjonspunktet). En kraft nedover ytterst (blå) på bommen holdes i likevekt av kraft oppover (rød). Jo nærmere aksen oppoverkraften (F) er (kortere kraftarm, aF), jo større må kraften (F) være for at bommen skal være i balanse (være i ro). Hver av disse kreftene – L og F – har dreieevne og gir et dreiemoment, men hver sin vei. Den enkle loven som gjelder, kalles momentsetningen, og den handler om dreiemomenter i likevekt:

  • Dreiemoment = kraft x kraftarm
  • Kraft (F) x kraftarm (aF) = last (L) x lastarm (aL) ved likevekt
  • F x aF = L x aL Dette er en formel som brukes til utregninger.
  • Med ord: Dreiemoment oppover er lik dreiemoment nedover.

Toarmet vektstang

I en toarmet vektstang virker kreftene på hver sin side av aksen, noe som gir et dreiemoment i hver sin rotasjonsretning. Når vektstangen er i likevekt, er disse momentene like store.

Den toarmete vektstangen følger også momentsetningen over. Forskjellen er at kreftene virker på hver sin side av aksen. De kan også gi rotasjon om aksen som over, men i hver sin retning. Figur 2b viser at det trengs en stor kraft (F) når kraftens arm (aF) er kort.

Som for enarmet vektstang, gjelder momentsetningen fullt ut også for toarmet vektstang.

Figur 2a Toarmet vektstang Figur 2a Toarmet vektstang Figur 2b Toarmet vektstang Figur 2b Toarmet vektstang

 

 

 

Parallellogram og vektstenger

Parallellogrammet er kjennetegnet ved at motstående sider er parallelle og like lange. Hvis vinklene også er rette er det et rektangel.

Figur 3. Vi kan tenke oss at linjen S1–S2 er fast og loddrett. De motsatte hjørnene tegner sirkler når de løftes, der S1 og S2 er sentrum for de to sirkelbuene. Motstående side til S1–S2 er hele tiden parallell – og loddrett – under rotasjonen. Dette kan du utnytte i konstruksjoner. Figur 3. Vi kan tenke oss at linjen S1–S2 er fast og loddrett. De motsatte hjørnene tegner sirkler når de løftes, der S1 og S2 er sentrum for de to sirkelbuene. Motstående side til S1–S2 er hele tiden parallell – og loddrett – under rotasjonen. Dette kan du utnytte i konstruksjoner.

Figur 4. Det er to parallellogrammer i denne bordlampa.  Figur 4. Det er to parallellogrammer i denne bordlampa.

Kunnskap om parallellogrammet utnyttes teknisk bordlampa over (se figur 4). Den består av to blå, doble armer som utgjør de lange sidene i parallellogrammet som samtidig er doble vektstenger. Dreiepunktene er også farget blå. Det er tilsvarende med de to røde armene. Beveger du armene, vil selve lampa hele tiden holde seg vannrett. Fjærene representerer kreftene som holder lampa oppe. Tyngden av selve lampehuset gir tyngden nedover. Kreftene virker på samme side av rotasjonspunktet – følgelig er dette enarmede vektstenger.

Figur 5. Lift med parallellogrammer. Figur 5. Lift med parallellogrammer.

Legg merke til at på figur 5 er parallellogrammer brukt for at kurven alltid skal holde seg vannrett. Da er det greit å stå i kurven og rense takrenner eller vaske vinduer i høyden. Armene holdes oppe av hydrauliske systemer – med krefter på vektstengene.

Figur 6. Figur 6.

Er bakgrunnsstoff for