STORM P. & TEKNIK. Natur/Teknik STORM P. MUSEET UNDERVISNING STORM P. OG BEGEJSTRINGEN FOR FLYVNING OG TEKNIK

Transkript

1 & TEKNIK OG BEGEJSTRINGEN FOR FLYVNING OG TEKNIK Storm P. var optaget af teknik og moderne apparater ikke kun når han tegnede. Særligt var der én opfindelse, han var begejstret for. Det var automobilet, som man dengang kaldte bilen. Storm P. blev en af de første bilejere i Danmark. Det skete, da han i 1926 anskaffede sig en Ford T med dobbelt sportskarosseri. Storm var så glad for sin bil, at han opkaldte den efter en fransk cirkusklovn og gav den navnet Casimir. Sammen med vennen Alfred Nervø deltog Storm P. i bil-væddeløb rundt omkring i landet. Flyvemaskinen var en anden moderne opfindelse, som Storm P. var optaget af. I begyndelsen af 1900-tallet eksperimenterede man over hele verden med at fremstille motoriserede maskiner, der kunne flyve. Danskeren og piloten Jacob Ellehammer var med i kampen om at blive den første, der lettede fra jorden i en maskine. I 1906 blev Ellehammers flyvehøjde noteret til 47 cm! Storm P. med sin elskede bil Cassimir. Enkelte i verden havde før lavet lignende flyvninger, men ingen af disse forsøg, heller ikke Ellehammers, blev godkendt. Grunden var, at maskinerne ikke var skabt til, at man kunne styre dem, og de var ikke i stand til at blive i 1 Storms gode ven Alfred var en kendt piiot. Storm P. hjalp til med at gøre flyvemaskinen klar, når Alfred skulle på flyvetur.

2 & TEKNIK luften. Ellehammers maskine var tilmed tøjret til midten af banen, og der var ikke nok kontrol med hans forsøg. Den gik altså ikke! Storm P.s gode ven Alfred Nervø var den tredje dansker, der fik flyvercertifikat. Han blev den første, der fløj ind over København. Kun få mennesker havde på det tidspunkt oplevet en rigtig flyvemaskine, så folk blev både begejstrede og chokerede, da Alfred Nervø pludselig kom flyvende ind over byen. På flere af Storm P.s opfindelsestegninger kan man se biler og flyvemaskiner den ene mere mærkelig end den anden. Situationer med transport til lands, til vands og i luften går igen i opfindelserne. Ellehammer var den første dansker, der fløj i en flyvemaskine med motor. Men forsøget blev ikke registreret, da maskinen var tøjret til en pæl. Alfred i sin flyvemaskine, der blev kaldt Køkkenbordet fordi den lidt lignede et køkkenbord! FAKTA Opfindelsestegningerne giver mange bud på, hvordan man får noget til at køre, sejle eller flyve. Selv om Storm P. s tegninger ikke altid er særligt realistiske, kan de gøre os nysgerrige og få os til at undre os over, hvorfor en opfindelse virker eller ikke virker og så er vi allerede i gang med at bruge nogle af fysikkens love og regler. 2

3 & TEKNIK FLYVNINGENS HISTORIE PROBLEMER OG LØSNINGER De amerikanske brødre Orville og Wilbur Wright foretog verdens første flyvning i Brødrene havde bygget deres egen maskine, og den første flyvning havde Orville som pilot. Han fløj ganske få meter over jorden og kun i 12 sekunder, men forsøget blev godkendt. Tidligere havde man fløjet i balloner og luftskibe. Fartøjerne fik lavere massefylde, når man fyldte dem med gasarter, der var lettere end luft. På den måde skabte man opdrift* og fik balloner og luftskibe til at stige til vejrs. Men brødrene Wright ville ikke flyve med ballon eller luftskib. De ville bygge en motoriseret flyvemaskine! Brødrene begyndte med at lave forsøg med svæveflyvning. De hentede idéer og viden hos folk, der allerede havde eksperimenteret med svæveflyvning. Det største problem var at stabilisere* maskinen, så de kunne styre den under flyvningen. Orville og Wilbur fandt løsningen ved at studere fuglenes flugt. Under deres studier bemærkede de, hvordan fuglene slår små slag med det yderste af vingerne for at skabe stabilitet i luften. De fik Hjemmelavet flyvemaskine. Fremstillet af såkaldt skrald - den viste sig at være fortrinlig, så længe den var i luften, men da den landede med et skrald, blev den atter til skrald og kan således bruges i det uendelige. Som man ser, en virkelig nyttig anvendelse af affald. Bl.a. trykt i Mine Opfindelser, Anden samling, ORDFORKLARING * Opdrift: Den kraft som vand eller gas/luft skubber en ting op med. Stabilisere: At gøre noget stabilt, så det f.eks. ikke drejer, svajer eller ryster. 3

4 & TEKNIK overført teknikken til svæveplanet, og det fik betydning for maskinens opdrift og stabilisering en opfindelse, der siden hen er udviklet til det, vi i dag kender som flyets balanceror og flaps. Den næste udfordring var at skaffe en letvægtsmotor til maskinen. Brødrene blev nødt til selv at bygge en motor, og de fremstillede desuden et sæt propeller, der blev koblet til motoren ved hjælp af cykelkæder! Flyer 1 stod klar i september 1903 og blev transporteret til Kitty Hawk i Californien. Efter flere tekniske problemer måtte brødrene vente på de rette vindforhold. Først den 17. december 1903 var de klar! Orville notererede i sin dagbog om dagens historiske begivenhed: Da vi stod op, blæste der en nordlig vind med en hastighed af km. Vi tog maskinen ud tidligt og gav signal til mændene på stationen (en nærliggende redningsstations folk hjalp brødrene ved starterne)... Efter at have ladet motoren og propellerne løbe nogle minutter for at få dem i god arbejdsform, steg jeg ind i maskinen kl for at foretage det første forsøg. Vinden blæste på dette tidspunkt lidt over 42 km i timen...da tovet blev sluppet, startede maskinen og øgede farten til sandsynligvis 11 eller 12 kilometer i timen. Den løftede sig fra underlaget, netop som den kørte De to brødre havde altid fint tøj på - jakke og slips, når de fløj, Orville tjekker flyvemaskinen inden flyveturen i Californien i

5 & TEKNIK ind på den fjerde skinne. Mr. Daniels tog et billede af den, da den lettede fra sporet. Orvilles flyveforsøg varede 12 sekunder, og han tilbagelagde ca. 40 meter. Senere samme dag foretog Wilbur en flyvning. Orville noterede videre: Orville tilbagelagde en strækning på ca. 40 meter. Flyveturen varede 12 sekunder. Senere på dagen foretager broderen Wilbur en flyvning. Orville skriver om begivenheden: Præcis klokken tolv startede Will på den fjerde og sidste tur. Maskinen begyndte med samme stigen og dykken som før, men da han havde fløjet godt 100 meter, havde han den meget bedre under kontrol og fløj på en ret jævn kurs. Den fortsatte på denne måde, til den nåede en lille høj knap 300 meter fra startbanen, da den igen begyndte at hælde og pludselig dykkede ned i terrænet. Forreste ror blev stærkt beskadiget, men maskinens krop tog ingen som helst skade. Afstanden, der var tilbagelagt, androg 200 meter og tilbagelagdes på 59 sekunder. I 1908 og 1909 deltog brødrene ved flystævner i Europa og USA. Her blev det tydeligt for enhver, at flyvningens sande mestre var brødrene Wright. Wilibur i luften i 1902 Orvilles notesbog 5

6 & TEKNIK HVORDAN VIRKER ET FLY? OM FART, VINGER OG MEGET MERE Der er sket meget med flyvemaskinen, siden brødrene Wright byggede den første model. Men moderne passagerfly er skabt ud fra de opdagelser, som brødrene gjorde for over 100 år siden. Lad os prøve at se på, hvad det er, der gør, at et fly kan lette, bevæge sig frem i luften og lande sikkert igen. Vi tager udgangspunkt i et almindeligt rutefly. Måske har du fløjet med sådan et? Og måske har du allerede en idé om, hvordan sådan et fly fungerer? Ruteflyet bruges til at transportere personer og gods over store afstande. Derfor har ruteflyet en krop til lasten. Flyet har naturligvis også vinger. De bruges til at løfte flyet op, til at få flyet til at blive i luften og til at lande det sikkert igen. At et fly kan lette fra jorden, skyldes især den måde, som vingen er bygget og formet på. Vingen er skabt, så den får opdrift, når flyvets motorer sætter i gang, og maskinen kører hen over banen. 6 VÆ R K TØJ Storm P.s eksempler på alternative flyvemaskiner!

7 & TEKNIK Teorien om, hvordan en vinge får opdrift, kalder man aerodynamik. Den fortæller os, at når vingen bevæges gennem luften, bliver lufthastigheden over vingen større end under vingen. Hvis vingen bevæger sig gennem luften med stigende hastighed, opstår der en trykforskel mellem vingens underside og overside. På den måde bliver der skabt en kraft, der løfter vingen og dermed flyet op. Flyets flaps ved landing Vingerne er vigtige, når man skal lette et fly og når man skal lande det igen. Ved landing tager man farten af maskinen. Vingerne bevæger sig nu igennem luften med aftagende fart, og der opstår igen en trykforskel over og under vingen. Trykforskellen er modsat den, der opstod ved start. Derfor bliver flyet bliver presset ned. Flyets forskellige rorflader bruges til at styre flyet i en bestemt retning, ændre flyvehøjden og skabe stabilitet. Rorfladerne er bevægelige. Flyets vinger har flaps. Flaps hjælper til med at give flyet opdrift og bruges ved lav fart under start og landing. Det moderne passagerfly har desuden jetmotorer. De giver flyet fremdrift, når det skal lette, og når det er i luften. Endelig har passagerflyet et understel med hjul, som flyet skal bruge, når det er i kontakt med jorden. Flyets flaps i luften Flyvemaskinens forskellige ror og hvordan de kan bevæge sig! 7

8 & TEKNIK Halepartiet består af en halefinne og et haleplan, der giver flyet stabilitet. Det har piloten brug for, f.eks. når flyet skal lette og lande. På det tidspunkt vil der opstå en kraft, der får vingen til at tippe, men piloten kan modarbejde kraften ved at bruge haleplanet. FART PÅ OPFINDELSERNE I de 100 år, der lå forud for Storm P.s liv blev der gjort nye opfindelser, der fik stor betydning i hele verden. I tekstilindustrien* blev der opfundet maskiner til at masseproducere.* En bedre udgave af dampmaskinen* og ny teknologi til fremstilling af jern satte samtidigt mange ting i gang. Det betød, at man kunne erstatte menneskets kræfter og derved lave ting hurtigere og billigere. Storm P. blev født i 1882 i en tid, hvor den teknologiske udvikling havde fart på. Man opfandt bl.a. benzinmotoren, som gjorde det muligt at fremstille biler. Derfor begyndte man i begyndelsen af 1900 med at bygge asfalterede veje. Dem måtte man have, hvis man skulle køre sikkert i bil! I Danmark begyndte byggeriet dog først i 1930 erne, men Storm P. har helt sikkert været en tur på landevejen i sin Ford T. Filthattefabrik på Frederiksberg omkring år ORDFORKLARING * Masseproducere: At fremstille et stort antal af en ting ved at opdele arbejdsgangen i mindre opgaver. Resultatet er, at man bruger mindre tid på at fremstille hvert enkelt produkt. Tekstilindustrien: Organiseret arbejde, hvor man ved hjælp af maskiner fremstiller vævet stof. Pga. hjælpen fra maskinerne er man ofte i stand til at masseproducere. Dampmaskinen Maskine der omdanner vand til damp og damp til mekanisk energi - altså kraft og fremdrift. 8

9 & TEKNIK Den første glødepære blev lavet i 1802, men der skulle gå mere end 70 år med at eksperimentere med pæren og udvikle den, før den blev god nok. I 1870 erne kom der flere gode bud på den elektriske pære, og i de mest udviklede lande kunne man i 1930 erne lægge elektricitet ind i boliger og på fabrikker og endelig kunne man tænde for lyset. At opfinde ting var ikke noget nyt. Mennesket har altid opfundet ting. De teknologiske opfindelser, der blev gjort i årtierne op til og efter år 1900, fik dog særligt stor betydning, fordi de var med til at ændre måden at bo, leve og være menneske og familie på. Vandværk på Frederiksberg omkring år 1900, med tidens teknologi. På fabrikkerne kunne man fremstille nye, smarte ting, fordi man havde udviklet nye materialer, og fordi man havde maskiner til at fremstille tingene på en ny og effektiv måde. Det betød, at der blev mindre brug for arbejdskraften på landet, og folk strømmede til byerne. Her udgjorde kvinder og børn også en væsentlig del af arbejdskraften, fordi de skulle have mindre i løn. Senere med det elektriske lys i husene og på gaderne blev det endda muligt at arbejde på alle tider af døgnet. Hverdagen i byen, hvor alle familiemedlemmer var væk 9 Flaskefabrik i starten af 1900-tallet,.Kvinder og børn bag maskinerne.

10 & TEKNIK fra hjemmet i løbet af dagen, var anderledes end den hverdag, man havde kendt fra livet på landet. Arbejderne havde ringe kår* både på arbejdspladsen og i de små og usle boliger. De moderne opfindelser kom dog langsomt men efterhånden til at gavne flere og flere mennesker. Årene omkring Storm P.s fødsel blev på den måde startskuddet til den moderne verden, vi kender i dag. Nye opfindelser opstår tit i forbindelse med, at menneskets liv ændrer sig, og man får brug for nye ting. Nogle opfindelser skaber først et behov, efter de er produceret. Andre igen er slet ikke ment som en stor opfindelse, men udvikler sig til at blive noget helt afgørende. Lad os prøve at se nærmere på den sidste af slagsen. Nemlig cyklen. CYKLING TEKNIKKEN BAG DETTE Mange vigtige opfindelser har en lang historie bag sig. Det samme gælder cyklen. Bilen ændrede gadebilledet, men det gjorde cyklen så sandeligt også! Modsat bilen og andre af de opfindelser, du har set og læst om, så blev cyklen ikke opfundet, fordi Ringe kår : ORDFORKLARING * At man lever under dårlige boligforhold og ikke har mulighed for at tjene en god løn. 10

11 & TEKNIK man havde et særligt behov for transport eller som resultat af en speciel opfindelse. Forskellige opfindere og opfindelser har bidraget til de moderne cykler, vi kender i dag. Oprindeligt var cyklen tænkt som et stykke legetøj til overklassen i begyndelsen af 1800-tallet den var altså til morskab for dem, der havde tid og penge! Cyklen fik navnet sparkecyklen, og den havde som du måske har gættet - ingen pedaler og var fremstillet i træ. Eksempel på en tidlig cykel, en sparkecykel. Man bruger benene til at sparke sig afsted. FAKTA Ordet Væltepeter hentyder både til, at cyklen var temmelig ustabil, men kommer også af det franske ord Velocipede, der betyder hurtig fod. Idéen til den efterfølgende model udsprang af dampmaskinens bevægelser. Cyklen havde ingen kæde, men var udstyret med pedaler, der trak baghjulet ved hjælp af stænger. Senere blev modellen videreudviklet, og den fik pedaler og pedalarme ved forhjulet samt en meget vigtig klodsbremse til at bremse baghjulet. Blot 8 år senere blev denne nye model produceret på en fabrik med 300 ansatte. Her kunne man fremstille 5 cykler om dagen! Fordelene ved modellen var, at den var fremstillet i jern, og man havde arbejdet på at gøre sadlen bedre. Modellen var dog stadig ikke et behageligt transportmiddel, og folk mistede interessen for den. 11 Cykelrytteren Hjalmer Sørensen med sin Væltepeter.

12 & TEKNIK For at gøre cyklen hurtigere fandt man på at gøre forhjulets diameter større. Den næste model på markedet fik på et tidspunkt et forhjul med en diameter på hele 150 cm! På den måde nåede man længere på cyklen, når man trådte pedalerne ned. Hermed var væltepeteren født. Væltepeteren blev en meget udbredt cykel. Den første cykel med en grundkonstruktion næsten som vi kender den i dag, kom med sikkerhedscyklen. Pedalerne var ikke monteret direkte på forhjulet som ved tidligere modeller, i stedet sad de fast på en krank. Cyklen var lettere at stige af og på end den tidligere væltepeter, og så havde den kædetræk til baghjulet! De to tandhjul i kæden fik forskellige størrelser. Det mindste af dem sad fast i det bagerste hjul. På den måde løste man problemet med hastigheden. I fysikkens verden kalder man dette for udveksling. FYSIK OG CYKLING 12 Når man træder på en cykelpedal, overfører man energi til tandhjulet ved kranken.* Tandhjulet drejer rundt. Samtidigt overføres der energi fra tandhjulet til cykelkæden og videre til baghjulet. Den længde, det forreste tandhjul Indviklet tandem, som det er umuligt at køre på i stærk færdsel. Den egner sig bedst til at tage for meget plads op og er i det hele taget ganske upraktisk. Man spørger nu - hvorfor opfindes da sådan et apparat? Og vi må svare - først opfandt man tråden - og så den trådløse. Bl.a. publiceret i Storm P. Mine Opfindelser, Anden samling, 1940.

13 & TEKNIK drejer med, er den længde, som kæden trækkes. Samtidig bliver det den længde, som det bagerste tandhjul og dermed baghjulet på cyklen kører rundt. Resultatet er, at cyklen kører. De første cykler havde ikke gummidæk, men hjul af metal eller træ. Prøv at forestille dig, hvor ubehageligt det må være, hvis din cykel havde hjul af træ! Efter at gummi og dermed cykelslange og dæk blev opfundet, blev det mere behageligt at cykle. Luften i dækkene gjorde stødene fra ujævnheder i underlaget mindre. Gummidækkene skabte desuden tilpas friktion på vejene: Friktion er den modstandskraft, der opstår, når f.eks. et hjul i bevægelse presses mod vejen. Når vi cykler eller kører bil er der altid en modstand, der hæmmer bevægelsen. Hvor meget bevægelsen hæmmes, afhænger dog af materialerne på de flader, der mødes i vores tilfælde med cyklen handler det om gummi(dæk) og (oftest) asfalt eller beton. Med dæk af gummi og et underlag af asfalt eller beton er cyklisten i stand til at opnå en tilpas fiktion og få cyklen til at køre! Det modsatte sker, når vi kører på cykel på isglatte veje. Her bliver modstanden for lav, og man kan se det ved, at hjulet drejer rundt på samme sted. Modstanden Krank: ORDFORKLARING* Den del af en cykel som forbinder pedalarmene og som består af en aksel og to sæt kuglelejer anbragt i et kort, tværgående rør på stellet. 13

14 & TEKNIK kan også være for høj. F.eks. hvis man kører på et meget mudret underlag. KÆDEREAKTIONER I Storm P.s opfindelser er der brugt mange mærkværdige ting. Det er ikke kun tandhjul, fjedre, møtrikker og rør, man ser på tegningerne, det er også normale dagligdagsting som for eksempel musikinstrumenter, støvler og møbler. Det, der skaber opfindelsen, er den måde, de forskellige ting indvirker på hinanden på. Der er tit tale om en kædereaktion eller flere hvor noget sætter en bevægelse i gang, som virker på noget andet, der sætter en ny bevægelse i gang osv. På den måde bliver opfindelsen én stor mekanisk maskine! Tit er det tyngdekraften, der får en ting transporteret videre til det næste. DE LIDT SVÆRERE ORD OG BEGREBER Massefylde: Massefylde handler om forholdet mellem et materiales eller en gasarts vægt og rumfang. For eksempel kan en klods af guld og en klods af gips have den samme størrelse. Men klodsen af guld vejer meget mere. 14 VÆ R K TØJ Storm P. opfindelse med kædereaktion. Manden læser en lidt kedelig gyserbog - og så kan opfindelsen hjælpe ham med at få et KÆMPE gys. Hvordan mon den virker?

15 & TEKNIK Det er, fordi guld har større massefylde end gips. Massefylde måles f.eks i kg pr. m 3. Tyngdekraft: Tyngdekraft betyder, at alle ting tiltrækker hinanden. Det kaldes også massetiltrækning. Massetiltrækningen er dog en meget svag kraft ellers ville vi gå ind i ting hele tiden. Der skal utrolig store ting eller nærmere utroligt meget masse til, før man kan se effekten. Du kan selv mærke det ved, at jorden er så stor, at tyngdekraften bliver rettet mod den. Det betyder, at alting trækkes mod jorden. Det betyder også, at du kan stå fast på dine fødder og ikke flyver rundt oppe i luften! Potentiel energi: Hvis man løfter ting, kan man sige, at man arbejder mod tyngdekraften. Hvis du f.eks. løfter en stol et stykke op fra gulvet, lagrer du potentiel energi i stolen. Kinetisk energi: Kinetisk energi kan man også kalde bevægelsesenergi. Når du slipper den stol, du før løftede op fra gulvet, omsætter du den lagrede energi til bevægelse og stolen falder mod jorden! 15