Въпреки че може да мислите за една машина като сложна система от зъбни колела, задвижващи ремъци и и двигател, определението, което физиците използват е много по-просто. Машината е просто устройство, което работи и има само шест различни вида прости машини. Те включват лоста, ролката, колелото и оста, винта, клина и наклонената равнина. Способността на машината да върши работа зависи от две характеристики: нейното механично предимство и ефективността. Има два вида механични предимства. Идеалното механично механично предимство предполага перфектна ефективност, която не отчита триенето, докато действителното механично предимство го прави.
TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)
AMA на проста машина е съотношението на изхода към входящите сили. IMA е съотношението на входното разстояние към изходното разстояние.
Действително механично предимство
Всеки тип машина предава механична енергия и мярка за нейната полезност е съотношението на изходната сила (FО) към входната сила (FАз). Това съотношение е действителното механично предимство:
AMA = \ frac {F_O} {F_I}
Ако това съотношение е едно, механичната машина всъщност не улеснява работата, но може да предава енергията в различна посока. Привод за червячна предавка е пример за такава машина. Повечето машини имат AMA по-голям от един.
Идеално механично предимство
Тъй като за преодоляване на триенето е необходимо определено количество входна сила, а това количество е неизвестно, може да бъде трудно да се измери действителното механично предимство. Идеалното механично предимство, от друга страна, е просто съотношението на входното разстояниедАздо изходното разстояниедО.
IMA = \ frac {D_I} {D_O}
За да се улесни работата на потребителя, входното разстояние трябва да е по-голямо от изходното разстояние, така че това съотношение обикновено е по-голямо от единица. Също така е по-голям от AMA, тъй като не взема под внимание силите на триене, които се противопоставят на движението.
IMA на шестте типа машини
Всички реални машини са комбинация от шестте прости машини и методът за изчисляване на IMA варира за всяка.
Лост: Поставянето на опорната точка определя IMA за лост. В първокласен лост опорната точка е под лоста и е разположена на разстояниедАзидОот входа и изхода завършва съответно. По този начин идеалното механично механично предимство е:
IMA = \ frac {D_I} {D_O}
Колело и Axel: С две концентрични колела, използвани заедно, получавате механично предимство чрез прилагане на сила към по-голямото и свързване на товар към по-малкото. IMA за тази подредба е съотношението на радиуса на по-голямото колелоRкъм този на по-малкияr:
IMA = \ frac {R} {r}
Наклонена равнина:Механичното предимство на наклонената равнина се увеличава с намаляването на наклона, но въпреки че е необходима по-малка сила, за да се избута, разстоянието, което трябва да го натиснете, се увеличава. Натиснете товара на разстояниеLпо склона, за да го повдигнете на височиназ, а идеалното механично предимство е:
IMA = \ frac {L} {h}
Клин: Подобно на наклонена равнина, силата, необходима за изтласкването й под товар, нараства с наклона, но разстоянието, което клинът трябва да изминеLза разделяне на повърхностите, разстояниетоTсе увеличава:
IMA = \ frac {L} {t}
Винт: Винтът е само кръгла наклонена равнина. С всяко завъртане на винта го завъртате на разстояние, равно на обиколката, за да го преместите на разстояниеPв повърхността тя прониква. Ако диаметърът на винтовия вал ед,механичното предимство е:
IMA = \ frac {2 \ pi d} {P}
Ролка: Механичното предимство на ролковата система зависи само от броя на въжетата, които има. Ако това число ен, тогава
IMA = N
IMA = N