Meskipun Anda mungkin menganggap mesin sebagai sistem roda gigi, sabuk penggerak, dan motor yang kompleks, definisi yang digunakan fisikawan jauh lebih sederhana. Sebuah mesin hanyalah sebuah perangkat yang bekerja, dan hanya ada enam jenis mesin sederhana. Mereka termasuk tuas, katrol, roda dan gandar, sekrup, baji dan bidang miring. Kemampuan mesin untuk melakukan kerja tergantung pada dua karakteristik: keuntungan mekanis dan efisiensinya. Ada dua jenis keuntungan mekanik. Keuntungan mekanis mekanik yang ideal mengasumsikan efisiensi sempurna yang tidak memperhitungkan gesekan, sedangkan keuntungan mekanis yang sebenarnya tidak.
TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)
AMA dari mesin sederhana adalah rasio output terhadap kekuatan input. IMA adalah rasio jarak input dengan jarak output.
Keuntungan Mekanik Sebenarnya
Setiap jenis mesin mentransmisikan energi mekanik, dan ukuran kegunaannya adalah rasio gaya keluaran (FHAI) dengan gaya masukan (Fsaya). Rasio ini adalah keuntungan mekanis yang sebenarnya:
AMA=\frac{F_O}{F_I}
Jika rasio ini adalah satu, mesin mekanis tidak benar-benar membuatnya lebih mudah untuk melakukan pekerjaan, tetapi mungkin mengirimkan energi ke arah yang berbeda. Roda gigi penggerak cacing adalah contoh dari mesin semacam itu. Kebanyakan mesin memiliki AMA lebih besar dari satu.
Keuntungan Mekanik Ideal
Karena sejumlah gaya masukan diperlukan untuk mengatasi gesekan, dan jumlah ini tidak diketahui, maka akan sulit untuk mengukur keuntungan mekanis yang sebenarnya. Keuntungan mekanis yang ideal, di sisi lain, hanyalah rasio jarak inputDsayake jarak keluaranDHAI.
IMA=\frac{D_I}{D_O}
Untuk mempermudah pekerjaan pengguna, jarak input harus lebih besar dari jarak output, sehingga rasio ini biasanya lebih besar dari satu. Ini juga lebih besar dari AMA, karena tidak memperhitungkan gaya gesekan, yang menentang gerakan.
IMA dari Enam Jenis Mesin
Semua mesin nyata adalah kombinasi dari enam mesin sederhana, dan metode untuk menghitung IMA bervariasi untuk masing-masing.
Tuas: Penempatan titik tumpu menentukan IMA untuk pengungkit. Pada tuas kelas satu, titik tumpu berada di bawah tuas, dan terletak berjauhanDsayadanDHAIdari input dan output berakhir masing-masing. Keuntungan mekanik yang ideal adalah sebagai berikut:
IMA=\frac{D_I}{D_O}
Roda dan Axel: Dengan dua roda konsentris, seperti yang digunakan bersama, Anda mendapatkan keuntungan mekanis dengan menerapkan gaya ke roda yang lebih besar dan menghubungkan beban ke roda yang lebih kecil. IMA untuk pengaturan ini adalah rasio jari-jari roda yang lebih besarRdengan yang lebih kecilr:
IMA=\frac{R}{r}
Bidang miring:Keuntungan mekanis dari bidang miring meningkat dengan menurunnya kemiringan, tetapi meskipun gaya yang lebih kecil diperlukan untuk mendorongnya, jarak yang Anda butuhkan untuk mendorongnya meningkat. Dorong beban jarak jauhLsepanjang lereng untuk menaikkannya ke ketinggianh, dan keuntungan mekanik yang ideal adalah:
IMA=\frac{L}{j}
Baji: Seperti bidang miring, gaya yang diperlukan untuk mendorongnya di bawah beban meningkat dengan kemiringan, tetapi jarak yang harus ditempuh bajiLuntuk memisahkan permukaan, jarakuntukmeningkat:
IMA=\frac{L}{t}
Sekrup: Sekrup hanyalah bidang miring melingkar. Dengan setiap putaran sekrup, Anda memutarnya dengan jarak yang sama dengan keliling untuk memindahkannya jarakPke dalam permukaan yang ditembusnya. Jika diameter poros sekrup adalahd,keuntungan mekanisnya adalah:
IMA=\frac{2\pi d}{P}
Katrol: Keuntungan mekanis sistem katrol hanya bergantung pada jumlah tali yang dimilikinya. Jika angka itu adalahtidak, kemudian
IMA=T
IMA = N