Ehkki võite mõelda masinast kui keerulisest käikude, ajamirihmade ja mootori süsteemist, on füüsikute kasutatav määratlus palju lihtsam. Masin on lihtsalt seade, mis töötab, ja lihtsaid masinaid on ainult kuus erinevat tüüpi. Nende hulka kuuluvad hoob, rihmaratas, ratas ja telg, kruvi, kiil ja kalle. Masina töövõime sõltub kahest omadusest: mehaanilisest eelisest ja efektiivsusest. Mehaanilisi eeliseid on kahte tüüpi. Ideaalne mehaaniline eelis eeldab täiuslikku efektiivsust, mis ei arvesta hõõrdumisega, samas kui tegelik mehaaniline eelis.
TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)
Lihtsa masina AMA on väljundi ja sisendjõudude suhe. IMA on sisendkauguse ja väljundkauguse suhe.
Tegelik mehaaniline eelis
Mis tahes tüüpi masinad edastavad mehaanilist energiat ja selle kasulikkuse mõõduks on väljundjõu suhe (FO) sisendjõule (FMina). See suhe on tegelik mehaaniline eelis:
AMA = \ frac {F_O} {F_I}
Kui see suhe on üks, ei muuda mehaaniline masin tegelikult töö tegemist lihtsamaks, kuid võib energiat edastada teises suunas. Ussiajamiga käik on sellise masina näide. Enamikul masinatest on AMA suurem kui üks.
Ideaalne mehaaniline eelis
Kuna hõõrdumise ületamiseks on vaja teatud kogust sisendjõudu ja see summa pole teada, võib tegeliku mehaanilise eelise mõõtmine olla keeruline. Ideaalne mehaaniline eelis on seevastu lihtsalt sisendi kauguse suheDMinaväljundkauguseniDO.
IMA = \ frac {D_I} {D_O}
Kasutaja jaoks töö hõlbustamiseks peaks sisendkaugus olema suurem kui väljundkaugus, seega on see suhe tavaliselt suurem kui üks. See on ka suurem kui AMA, sest see ei võta arvesse liikumisele vastanduvaid hõõrdejõude.
IMA kuut tüüpi masinatest
Kõik reaalsed masinad on kombinatsioon kuuest lihtsast masinast ja IMA arvutamise meetod on igaühe jaoks erinev.
Kang: Tugipunkti paigutus määrab hoova IMA. Esmaklassilises kangis on tugipunkt kangi all ja asub kaugustelDMinajaDOvastavalt sisendist ja väljundist. Ideaalne mehaaniline eelis on seega:
IMA = \ frac {D_I} {D_O}
Ratas ja Axel: Kahe kontsentrilise rattaga, mida kasutatakse koos, saate mehaanilise eelise, rakendades jõudu suuremale ja ühendades koormuse väiksemale. Selle paigutuse IMA on suurema ratta raadiuse suheRväiksema omagar:
IMA = \ frac {R} {r}
Kallutatud lennuk:Kaldtasandi mehaaniline eelis suureneb, kui kalle väheneb, kuid kuigi selle surumiseks on vaja väiksemat jõudu, suureneb kaugus, mida peate selle suruma. Lükake koorem kauguseleLmööda nõlva, et tõsta see kõrguselehja ideaalne mehaaniline eelis on:
IMA = \ frac {L} {h}
Kiil: Nagu kallutatud lennuk, suureneb ka selle koormuse alla surumiseks vajalik jõud kallakuga, kuid vahemaa, mille kiil peab läbimaLpindade eraldamiseks, kaugustsuureneb:
IMA = \ frac {L} {t}
Kruvi: Kruvi on lihtsalt ümmargune kaldus tasapind. Kruvi iga pöörde korral pöörate seda kaugusega, mis on võrdne ümbermõõduga, et seda kaugusele liigutadaPpinnale, kuhu see tungib. Kui kruvivõlli läbimõõt ond,mehaaniline eelis on:
IMA = \ frac {2 \ pi d} {P}
Plokk: Rihmaratta süsteemi mehaaniline eelis sõltub ainult sellel olevate trosside arvust. Kui see number onNsiis
IMA = N
IMA = N