Hvordan få vifta til å være stabil?

Om stabilitet

For at vifta skal være stabil er det viktig at den har et lavt tyngdepunkt og stor støtteflate.

Illustrasjon: Runar Baune

Så lenge loddlinja til tyngdkraften (blå pil) fra tyngdepunktet (massemiddelpunktet) går gjennom støtteflaten til legemeet, vil legemeet stå støtt. Og hvis den vippes litt (midterste figur) vil det oppstå en kraft – et dreiemoment – som vil dreie legemeet tilbake til stabilitet. Figuren til høyre viser legemeet på vippepunktet: En liten dreieing til venstre får legemeet tilbake til stabilitet, mens en dreiing til høyre får klossen til å falle fordi loddlinja til tyngdekraften da kommer utenfor støtteflata. Fotens kanter blir vippekanter.

En stålampe vi har hjemme har gjerne et tung jernplate som fot foruten en lett konstruksjon oventil. Begge disse prinsippene bidrar til stabilitet – at den ikke velter så lett.

Hvordan bruke dette til design og konstruksjon av for eksempel en vifte? Sørg for å ”senke” tyngdepunktet ved å plassere det tunge batteriet i sokkelen (eller legg inn en esktra jernplate) og gjør dessuten foten bred. Motor med propell bør ikke plasseres for høyt.

Stiv konstruksjon

Trekanter gir stive og stabile konstruksjoner. Mens firkanter og femkanter er ustabile.

Trekant, firkant og femkant i Lego

Man kan gå videre med dette prinsippet ved å bygge 3-dimensjonale modeller. Tetraederet er stivt og stabilt – uansett hvilket hjørne som blir belastet. Terningen (heksaederet) vil ved belastning lett vri seg. Det er ustabilt og uegnet som byggekloss for en bygning eller liknende.

Tetraeder og terning (heksaeder). Foto: Runar Baune

Konklusjon: Trekantkonstruksjoner er stabile konstruksjoner.

Hvordan kan 4- og 5-kanten gjøres til en stabil konstruksjon?

En mangekant kan gjøres stabil på to måter: Enten ved å legge inn diagonaler og/eller med skråstøtter på utsiden slik figurene under viser. I begge løsningene bruker vi den stabile treklanten.

Firkanten kan gjøres stabil. Illustrasjon: Runar Baune

Et trekant som illustrer trykk- og strekkreftene på en enkel måte

Lag hull med hullemaskin i begge endene av to papirrør. Fest de to papirrørene sammen med splittbinders i den ene enden. Fest en strikk mellom hullene i den andre enden som vist i figuren under.

Overgurten (her: de gule stagene) blir utsatt for trykkrefter – illustrert med blå piler som peker mot hverandre. Undergurten (her: strikken) tar opp strekkrefter, - noe som blir visualisert med at strikken strekkes – og lilla piler som peker fra hverandre.

Strekkrefter og trykkrefter bør elevene bli kjent med. De bør kunne utvikle evnen til å observere en konstruksjon, lese ut hvordan konstruksjonen fanger opp strekk og trykk og hvordan ingeniøren har tenkt og planlagt den bærende strukturen.

Trekant som illustrerer trykk- og strekkreftene. Illustrasjon: Runar Baune