Selvom du måske tænker på en maskine som et komplekst system med gear, drivremme og og en motor, er definitionen, som fysikere bruger, meget enklere. En maskine er simpelthen en enhed, der fungerer, og der er kun seks forskellige typer enkle maskiner. De inkluderer håndtaget, remskiven, hjulet og akslen, skruen, kilen og det skrånende plan. Maskinens evne til at udføre arbejde afhænger af to egenskaber: dens mekaniske fordel og dens effektivitet. Der er to slags mekaniske fordele. Den ideelle mekaniske mekaniske fordel forudsætter perfekt effektivitet, som ikke tager højde for friktion, mens den faktiske mekaniske fordel gør.
TL; DR (for lang; Har ikke læst)
AMA for en simpel maskine er forholdet mellem output og input kræfter. IMA er forholdet mellem inputafstand og outputafstand.
Faktisk mekanisk fordel
Enhver maskintype transmitterer mekanisk energi, og et mål for dens anvendelighed er forholdet mellem outputkraften (FO) til indgangskraften (Fjeg). Dette forhold er den faktiske mekaniske fordel:
AMA = \ frac {F_O} {F_I}
Hvis dette forhold er et, gør den mekaniske maskine det faktisk ikke lettere at udføre et job, men det kan overføre energien i en anden retning. Et ormedrev er et eksempel på en sådan maskine. De fleste maskiner har en AMA, der er større end en.
Ideel mekanisk fordel
Da der kræves en vis mængde af inputkraften for at overvinde friktion, og denne mængde er ukendt, kan det være svært at måle den faktiske mekaniske fordel. Den ideelle mekaniske fordel er derimod simpelthen forholdet mellem inputafstandenDjegtil outputafstandenDO.
IMA = \ frac {D_I} {D_O}
For at gøre arbejdet lettere for brugeren skal inputafstanden være større end outputafstanden, så dette forhold er normalt større end en. Det er også større end AMA, fordi det ikke tager hensyn til friktionskræfter, der er imod bevægelse.
IMA af de seks typer maskiner
Alle virkelige maskiner er en kombination af de seks enkle maskiner, og metoden til beregning af IMA varierer for hver enkelt.
Håndtag: Placeringen af omdrejningspunktet bestemmer IMA for en løftestang. I et førsteklasses håndtag er omdrejningspunktet under armen og placeret afstandeDjegogDOfra henholdsvis input og output ender. Den ideelle mekaniske mekaniske fordel er således:
IMA = \ frac {D_I} {D_O}
Hjul og Axel: Med to koncentriske hjul, som brugt sammen, får du en mekanisk fordel ved at anvende kraft på det større og forbinde en belastning til det mindre. IMA for dette arrangement er forholdet mellem radius på det større hjulRtil den mindrer:
IMA = \ frac {R} {r}
Skråplan:Den mekaniske fordel ved et skråt plan stiger, når skråningen falder, men selvom der er behov for en mindre kraft for at skubbe det, øges den afstand, du har brug for for at skubbe den. Skub lasten en afstandLlangs skråningen for at hæve den til en højdeh, og den ideelle mekaniske fordel er:
IMA = \ frac {L} {h}
Kile: Som et skråt plan stiger kraften, der er nødvendig for at skubbe den under en belastning med hældningen, men den afstand kilen skal gåLfor at adskille overfladerne, afstandentøges:
IMA = \ frac {L} {t}
Skrue: En skrue er bare et cirkulært skråt plan. For hver drejning på skruen drejer du den en afstand svarende til omkredsen for at flytte den en afstandPind i overfladen trænger den ind. Hvis skrueakselens diameter erd,den mekaniske fordel er:
IMA = \ frac {2 \ pi d} {P}
Remskive: Den mekaniske fordel ved et remskivesystem afhænger kun af antallet af reb, det har. Hvis dette nummer erN, derefter
IMA = N
IMA = N