على الرغم من أنك قد تفكر في الآلة كنظام معقد من التروس وأحزمة القيادة والمحرك ، فإن التعريف الذي يستخدمه الفيزيائيون أبسط بكثير. الآلة هي ببساطة جهاز يعمل ، ولا يوجد سوى ستة أنواع مختلفة من الآلات البسيطة. وهي تشمل الرافعة ، والبكرة ، والعجلة والمحور ، والمسمار ، والإسفين ، والطائرة المائلة. تعتمد قدرة الآلة على القيام بالعمل على خاصيتين: ميزتها الميكانيكية وكفاءتها. هناك نوعان من المزايا الميكانيكية. تفترض الميزة الميكانيكية المثالية كفاءة مثالية لا تفسر الاحتكاك ، بينما تفترض الميزة الميكانيكية الفعلية ذلك.
TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)
AMA لآلة بسيطة هي نسبة الإخراج إلى قوى الإدخال. IMA هي نسبة مسافة الإدخال إلى مسافة الإخراج.
الميزة الميكانيكية الفعلية
أي نوع من الآلات ينقل الطاقة الميكانيكية ، ومقياس فائدتها هو نسبة قوة الخرج (Fا) إلى قوة الإدخال (Fأنا). هذه النسبة هي الميزة الميكانيكية الفعلية:
AMA = \ frac {F_O} {F_I}
إذا كانت هذه النسبة واحدة ، فإن الآلة الميكانيكية لا تجعل من السهل القيام بعمل ما ، لكنها قد تنقل الطاقة في اتجاه مختلف. يعتبر الترس الدودي مثالاً على مثل هذه الآلة. تحتوي معظم الأجهزة على AMA أكبر من واحد.
ميزة ميكانيكية مثالية
نظرًا لأن هناك حاجة إلى قدر معين من قوة الإدخال للتغلب على الاحتكاك ، وهذه الكمية غير معروفة ، فقد يكون من الصعب قياس الميزة الميكانيكية الفعلية. من ناحية أخرى ، فإن الميزة الميكانيكية المثالية هي ببساطة نسبة مسافة الإدخالدأنالمسافة الإخراجدا.
IMA = \ frac {D_I} {D_O}
لتسهيل العمل على المستخدم ، يجب أن تكون مسافة الإدخال أكبر من مسافة الإخراج ، لذلك عادة ما تكون هذه النسبة أكبر من واحد. إنها أيضًا أكبر من AMA ، لأنها لا تأخذ في الاعتبار قوى الاحتكاك التي تعارض الحركة.
IMA لأنواع الآلات الستة
جميع الآلات الحقيقية هي مزيج من ستة آلات بسيطة ، وتختلف طريقة حساب IMA لكل منها.
رافعة: تحديد موضع نقطة الارتكاز IMA للرافعة. في رافعة من الدرجة الأولى ، يكون محور الارتكاز أسفل الرافعة ، ويقع على مسافاتدأناودامن المدخلات والمخرجات على التوالي. وبالتالي فإن الميزة الميكانيكية المثالية هي:
IMA = \ frac {D_I} {D_O}
عجلة وأكسيل: باستخدام عجلتين متحدتين المركز ، كما هو مستخدم بالتزامن ، تحصل على ميزة ميكانيكية من خلال تطبيق القوة على العجلة الأكبر وتوصيل حمولة بالعجلة الأصغر. IMA لهذا الترتيب هو نسبة نصف قطر العجلة الأكبررإلى الأصغرص:
IMA = \ frac {R} {r}
مستوى مائل:تزداد الميزة الميكانيكية للمستوى المائل مع انخفاض المنحدر ، ولكن على الرغم من الحاجة إلى قوة أصغر لدفعه ، تزداد المسافة التي تحتاجها لدفعه. ادفع الحمولة مسافةإلعلى طول المنحدر لرفعه إلى ارتفاعح، والميزة الميكانيكية المثالية هي:
IMA = \ frac {L} {h}
وتد: مثل المستوى المائل ، تزداد القوة اللازمة لدفعه تحت الحمل مع زيادة الانحدار ، ولكن المسافة التي يحتاجها الإسفين لقطعهاإللفصل الأسطح والمسافةريزيد:
IMA = \ frac {L} {t}
أفسد: البرغي هو مجرد مستوى دائري مائل. مع كل دورة من المسمار ، تقوم بتدويره مسافة مساوية للمحيط لتحريكه مسافةصفي السطح تخترق. إذا كان قطر عمود المسمارد،الميزة الميكانيكية هي:
IMA = \ frac {2 \ pi d} {P}
بكرة: تعتمد الميزة الميكانيكية لنظام البكرة فقط على عدد الحبال التي يمتلكها. إذا كان هذا الرقمن، ومن بعد
IMA = N
IMA = N