Bien que vous puissiez considérer une machine comme un système complexe d'engrenages, de courroies d'entraînement et d'un moteur, la définition utilisée par les physiciens est beaucoup plus simple. Une machine est simplement un appareil qui fonctionne, et il n'y a que six types différents de machines simples. Ils comprennent le levier, la poulie, la roue et l'axe, la vis, la cale et le plan incliné. La capacité de la machine à travailler dépend de deux caractéristiques: son avantage mécanique et son efficacité. Il existe deux types d'avantages mécaniques. L'avantage mécanique mécanique idéal suppose une efficacité parfaite qui ne tient pas compte du frottement, alors que l'avantage mécanique réel le fait.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
L'AMA d'une machine simple est le rapport des forces de sortie aux forces d'entrée. L'IMA est le rapport entre la distance d'entrée et la distance de sortie.
Avantage mécanique réel
Tout type de machine transmet de l'énergie mécanique, et une mesure de son utilité est le rapport de la force de sortie (F
O) à la force d'entrée (Fje). Ce rapport est l'avantage mécanique réel :AMA=\frac{F_O}{F_I}
Si ce rapport est un, la machine mécanique ne facilite pas réellement le travail, mais elle peut transmettre l'énergie dans une direction différente. Un engrenage à vis sans fin est un exemple d'une telle machine. La plupart des machines ont une AMA supérieure à un.
Avantage mécanique idéal
Parce qu'une certaine quantité de la force d'entrée est nécessaire pour surmonter le frottement, et cette quantité est inconnue, il peut être difficile de mesurer l'avantage mécanique réel. L'avantage mécanique idéal, d'autre part, est simplement le rapport de la distance d'entréeréjeà la distance de sortieréO.
IMA=\frac{D_I}{D_O}
Pour faciliter le travail de l'utilisateur, la distance d'entrée doit être supérieure à la distance de sortie, ce rapport est donc généralement supérieur à un. Il est également plus grand que l'AMA, car il ne prend pas en compte les forces de friction, qui s'opposent au mouvement.
IMA des six types de machines
Toutes les vraies machines sont une combinaison des six machines simples, et la méthode de calcul de l'IMA varie pour chacune.
Levier: Le placement du point d'appui détermine l'IMA pour un levier. Dans un levier de première classe, le point d'appui est sous le levier, et les distances situéesréjeetréOrespectivement des extrémités d'entrée et de sortie. L'avantage mécanique idéal est donc :
IMA=\frac{D_I}{D_O}
Roue et Axel: Avec deux roues concentriques, utilisées conjointement, vous obtenez un avantage mécanique en appliquant une force à la plus grande et en connectant une charge à la plus petite. L'IMA pour cet arrangement est le rapport du rayon de la plus grande roueRà celui du plus petitr:
IMA=\frac{R}{r}
Plan incliné:L'avantage mécanique d'un plan incliné augmente à mesure que la pente diminue, mais même si une force plus petite est nécessaire pour le pousser, la distance dont vous avez besoin pour le pousser augmente. Pousser la charge à distanceLle long de la pente pour l'élever à une hauteurh, et l'avantage mécanique idéal est :
IMA=\frac{L}{h}
Coin: Comme un plan incliné, la force nécessaire pour le pousser sous une charge augmente avec la pente, mais la distance que le coin doit parcourirLpour séparer les surfaces, la distancetaugmente :
IMA=\frac{L}{t}
Visser: Une vis n'est qu'un plan incliné circulaire. A chaque tour de vis, vous la faites pivoter d'une distance égale à la circonférence pour la déplacer d'une distancePdans la surface qu'il pénètre. Si le diamètre de la tige de la vis estré,l'avantage mécanique est :
IMA=\frac{2\pi d}{P}
Poulie: L'avantage mécanique d'un système de poulies ne dépend que du nombre de cordes dont il dispose. Si ce nombre estN, ensuite
IMA=N
IMA = N