Die beiden grundlegenden Familien einfacher Maschinen sind die Familie der Hebel und die Familie der schiefen Ebene. Innerhalb der Hebelfamilie sind der einfache Hebel, die Riemenscheibe sowie das Rad und die Achse. Zur Familie der schiefen Ebenen gehören die einfache schiefe Ebene, der Keil und die Schraube. Diese einfachen Maschinen bieten einen mechanischen Vorteil, wenn Sie sie verwenden, da Sie mit weniger Energie mehr Kraft auf Lasten ausüben können, die Sie normalerweise nicht bewegen könnten.
Hebel -- Einfacher Hebel
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Die beste Illustration eines einfachen Hebels ist eine Wippe, die Sie vielleicht auf einem Spielplatz finden. Es besteht aus einer langen schmalen Plattform, die auf einem Drehpunkt balanciert ist. Anstelle von zwei Kindern, die die Wippe benutzen, stellen Sie sich vor, dass die Last, die Sie heben möchten, auf einem Ende ruht und Sie auf das andere drücken. Die Position des Drehpunkts bestimmt die Wirksamkeit des Hebels. Je näher der Drehpunkt an der Last liegt, desto mehr Hebelwirkung erzielen Sie. Deshalb haben Brecheisen ihre Form. Die kleine Biegung am Ende des Brecheisens ist der Drehpunkt, der so nah wie möglich an der Last liegt, die Sie loshebeln möchten.
Hebel -- Riemenscheibe
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Die Rolle ist eine einfache Maschine, die aus einem Seil besteht, das Sie über ein Rad ziehen. Sie befestigen das Seil auf der einen Seite an der zu bewegenden Last und ziehen auf der anderen Seite des Rades am Seil. Wenn Sie die Riemenscheibe an einem festen Gegenstand befestigen, z. B. an einer Gebäudeseite oder einer Decke, entsteht eine feste Riemenscheibe und Ihr mechanischer Vorteil ist einer. Das bedeutet, dass Sie die gleiche Kraft wie das Gewicht der Last aufbringen müssen, um sie vom Boden abzuheben. Wenn Sie die Rolle direkt an der Last befestigen und die Rolle entlang des Seils bewegen lassen, ergibt diese bewegliche Rolle einen mechanischen Vorteil von zwei oder mehr. Verbundriemenscheiben sind eine Kombination aus festen und beweglichen Riemenscheiben.
Hebel -- Rad und Achse
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Mit Rad und Achse üben Sie eine Kraft auf das Rad aus und die Kraft vervielfacht sich und überträgt sich auf die Achse, die sich dreht und eine Kraft auf ein anderes Objekt ausübt, normalerweise durch ein Seil. Das beste Beispiel für diese einfache Maschine ist das Fahrrad. Sie treten mit den Füßen auf die äußeren Pedale und dies überträgt die Kraft auf die Achse und das Getriebe, wodurch das Hinterrad bewegt wird.
Geneigte Ebene -- Einfache geneigte Ebene
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Die Rollstuhlrampe ist ein Beispiel für die einfache schiefe Ebene. Stellen Sie sich vor, Sie versuchen, ein Gewicht von 150 kg zu heben. Person im Rollstuhl einen Meter in der Luft. Es wäre für Sie sehr schwierig und für die Person auf dem Stuhl unmöglich. Wenn die Rampe jedoch lang genug ist, können Sie oder die Person im Rollstuhl den Rollstuhl einen Meter über den Boden schieben. Die schiefe Ebene funktioniert, indem sie die horizontale Schubkraft in eine vertikale Hubkraft umwandelt. Sie verbrauchen die gleiche Energie, weil Sie den Rollstuhl über die Rampe schieben müssen, aber Ihr Körper muss nicht die Belastung durch das Hochheben des Rollstuhls ertragen.
Geneigte Ebene – Keil
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Der Keil ist eine einfache Maschine zum Spalten von Lasten wie Holz oder Steinen. Es ist ein längliches dreieckiges Gerät mit einer schmalen flachen Basis. Nachdem Sie die Spitze des Keils in eine Fels- oder Holzspalte gelegt haben, schlagen Sie mit einem Hammer auf die flache Kante. Die nach unten gerichtete Kraft des Hammers teilt sich in zwei Richtungen senkrecht zu den Seiten des Keils, wodurch die Last gespalten wird. Ein Axtblatt ist ein Beispiel für einen Keil.
Geneigte Ebene -- Schraube
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Die Schraube wandelt eine Rotationskraft in eine lineare Kraft um. Wenn Sie beispielsweise eine Schraube in eine Wand eindrehen, drehen Sie den Schraubendreher im Kreis, aber die Schraube bewegt sich in linearer Richtung tiefer in die Wand. Das gleiche Prinzip gilt für Schraubstöcke und Glasdeckel.