الميزة الميكانيكية للكتلة والتصدي

إن بكرة الكتلة والمعالجة هي آلة تقلل بشكل كبير من مقدار القوة اللازمة لتحريك أو رفع شيء مثل الصندوق الثقيل. تتكون البكرة القياسية من عجلة واحدة على محور يمر فوقها حبل. تستطيع البكرة بمفردها فقط تغيير اتجاه القوة المطبقة على الجسم. يمكن لنظام البكرات الذي يعمل معًا تشكيل كتلة ومعالجة ، والتي تضاعف القوة بالإضافة إلى تغيير اتجاه القوة ، مما يعني أن القوة المطلوبة لتحريك الجسم أقل. الدرجة التي تضاعف بها الكتلة والمعالجة القوة هي ميزتها الميكانيكية.

كثيرًا ما تستخدم الحواجز والمعالجات في المناطق التي لا تتوفر فيها الآلات الثقيلة ويجب استبدال القوة البشرية بدلاً من ذلك. في العصور القديمة ، تم استخدام الحواجز والمشابك في مشاريع البناء لنقل الأحمال الثقيلة. في العصر الحديث ، يتم استخدامها بشكل متكرر في القوارب حيث يكون من غير العملي وجود رافعة أو غيرها من آلات الرفع الثقيلة.

إذا كنا نحاول رفع 200 رطل-قدم. من الأرضية إلى العوارض الخشبية للمبنى ، يمكننا القيام بذلك باستخدام بكرة بسيطة. كنا نضع بكرة واحدة في العوارض الخشبية ونمرر حبلًا خلالها ، ونربط أحد طرفي الحبل بالصندوق. عن طريق سحب الطرف الآخر من الحبل (جزء السحب) ، يمكننا رفع الصندوق إلى العوارض الخشبية. في هذا النظام ، في كل مرة نسحب الحبل قدمًا ب 200 رطل. من القوة ، نرفع الصندوق قدمًا واحدة. الرفع بأي شيء أقل من 200 رطل. القوة لن تحرك 200 رطل. قفص.

إذا ، بدلاً من ربط الحبل مباشرة بالصندوق ، مررناه من خلال بكرة جديدة متصلة بالصندوق ثم ربطنا نهاية الحبل بالعوارض الخشبية ، فسنحصل على كتلة ومعالجة. الآن ، في كل مرة نسحب فيها الطرف الحر للحبل ، يجب أن ينتقل الحبل بين العوارض الخشبية والصندوق مرتين. سيتعين علينا سحب قدمين على الحبل لرفع الصندوق بقدم واحدة. ومع ذلك ، سيتعين علينا فقط سحب 100 رطل. القوة.

هذا التباين بين مقدار القوة المطلوبة لتحريك كائن ووزن الجسم هو الميزة الميكانيكية للكتلة والمعالجة. هذا هو نفس التباين بين مقدار الحبل الذي نسحبه مقارنة بالمسافة التي يتحرك بها الجسم. لحساب الميزة الميكانيكية ، يمكننا إما قسمة وزن الجسم الذي يتم رفعه بواسطة القوة المطلوبة لرفعه أو يمكننا قسمة كمية الحبل التي يجب أن نقطعها على مسافة الجسم التحركات. للعثور على الميزة الميكانيكية لآلتنا بالطريقة الأولى ، نقسم وزن الصندوق ، 200 رطل ، بمقدار القوة المطلوبة لرفعه ، 100 رطل ، مما يمنحنا ميزة ميكانيكية تبلغ 2. بقسمة مقدار الحبل الذي نحمله في كل مرة ، 2 قدم ، على المسافة التي يرتفعها الصندوق ، قدم واحدة ، نحصل على نفس الإجابة. كقاعدة عامة ، يتوافق عدد أطوال الحبل بين البكرتين في الكتلة والمعالجة مع الميزة الميكانيكية للآلة. في آلتنا ، يمر الحبل من البكرة العلوية إلى البكرة السفلية ويعود إلى العوارض الخشبية: يعطينا طولين من الحبل ميزتنا الميكانيكية وهي اثنين.

على الرغم من أن الكتلة والمعالجة تقلل من مقدار القوة اللازمة لتحريك كائن ، إلا أنها لا تغير مقدار العمل. على سبيل المثال ، ستسمح لك الكتلة والمعالجة ذات الميزة الميكانيكية لأربعة برفع 4 أرطال-قدم. كائن ب 1 رطل فقط. القوة. ومع ذلك ، سيتطلب منك أيضًا سحب 4 أقدام من الحبل لرفع الجسم قدمًا واحدة.

عندما يتحرك أي جسم ضد جسم آخر ، يتم فقد بعض طاقة الجسم المتحرك بسبب الاحتكاك. في الكتلة والمعالجة ، سيقلل بعض الاحتكاك في البكرات من الميزة الميكانيكية للآلة. لتضمين الاحتكاك في حساب الميزة الميكانيكية للكتلة والمعالجة ، اقسم وزن الجسم الذي يتم رفعه على الوزن اللازم لرفعه.