to 14.10. Kalteva taso

Tavoitteet:

  • Oppilas harjoittelee kuvaamaan kaltevaa tasoa omin sanoin.

  • Oppilas osaa yhdistää kaltevaan tasoon siihen liittyviä ominaisuuksia ja käyttötarkoituksia.
  • Oppilas osaa kuvata esimerkkien avulla, miten kaltevaa tasoa tarvitaan erilaisissa tilanteissa.
  • Oppilas osaa muodostaa kysymyksiä kalteviin tasoihin liittyen.

  • Oppilas osaa työskennellä turvallisesti.

  • Oppilas harjoittelee tekemään havaintoja ja mittauksia ohjeiden mukaan.

  • Oppilas harjoittelee toteuttamaan erilaisia tutkimuksia yhteistyössä muiden kanssa.

  • Oppilas harjoittelee arvioimaan tutkimusprosessin toimivuutta.

  • Oppilas harjoittelee oman osaamisensa kuvaamista (itsearviointi) ja harjoittelee antamaan vertaispalautetta.


Tiivistelmä

  • Kalteva taso on yksinkertainen laite.
  • Kalteva taso vähentää voiman tarvetta, mutta pidentää matkaa.
  • Kun kappale vedetään ylös kaltevaa tasoa pitkin tehdään yhtä suuri työ kuin nostamalla se suoraan ylös.

Video yksinkertaisista koneista.


Tutustu kaltevaan tasoon

Kalteva taso on kätevä yksinkertainen laite eli yksinkertainen kone.

Toimintaperiaate ja käyttötarkoitus:
Kalteva taso pidentää kuljettua matkaa, mutta pienentää voimaa, joka tarvitaan esineen nostamiseen. Toisin sanoen kuulan nostaminen suoraan ylös vaatii enemmän voimaa kuin vieritys tasoa pitkin. Samalla tavalla esimerkiksi painava tynnyri voidaan vierittää auton lavalle. 

Tehty työ on aina sama. Kun kappale vedetään ylös kaltevaa tasoa pitkin tehdään yhtä suuri työ kuin nostamalla se suoraan ylös. Vanha viisaus, mekaniikan kultainen sääntö sanookin: “Se mikä voimassa voitetaan, se matkassa menetetään” .

Esimerkkejä:
Portaat on kalteva taso. Tikapuita pitkin katolle olisi lyhyempi matka, mutta voimaa tarvittaisiin enemmän. Jälleen voimassa voitetaan, mutta matkassa hävitään. Tässä portaat on rakennettu kierteelle ruuvin tapaan.




Myös serpentiinitie on myös hyvä esimerkki kaltevasta tasosta. Suora tie vuoren päälle olisi liian jyrkkä ja vaatisi paljon voimaa. Siksi tie on rakennettu mutkittelevaksi. Tien pituus on kasvanut, mutta voimaa tarvitaan vähemmän. Tämä tie on Italian Alpeilta.

Ihmisjoukon nostaminen mäen päälle suoraan hissillä vaatii enemmän voimaa kuin nostaminen kaltevaa tasoa pitkin. Matka pitenee, mutta voimassa voitetaan. Tämä funicular on Portugalissa.


Kiila

Kun kaltevaa tasoa liikutetaan, sitä kutsutaan kiilaksi.

Toimintaperiaate ja käyttötarkoitus:
Kiila toimii niin, että kun kiilaa painaa alaspäin, sen kaltevat reunat muuttavat voiman suuntaa niin, että se suuntautuu ulospäin tuosta kiilasta.

 

Ruuvi

Ruuvi on akselin ympärille kierretty kiila. Ruuvin ymmärtää kaltevaksi tasoksi, kun kuvittelee itsensä pikkuriikkiseksi ötökäksi, joka nousee ruuvikierrettä pitkin ylös.

Toimintaperiaate ja käyttötarkoitus:
Kun ruuvi väännetään tiukalle, kiilautuu ruuvi paikoilleen ja pitää hyvin.

Koska ruuvi on kalteva taso, sitä voidaan käyttää kuorman nostamiseen. Osa tunkeista perustuukin ruuviin. Kättä joudutaan liikuttamaan pitkän matkan verran, mutta voimaa saadaan niin paljon, että auton pyörä irtoaa maasta. Tähän riittävät jopa lapsen voimat. Tässä ruuvinosturissa on apuna myös vivusto ja veivi.



Kuvat: Ruuvi ja tunkki