כיצד לחשב את היתרון המכני של טריז

מה משותף לסכין, לדחוף ואיזמל? אם אתה חושב שכולם חדים ויכולים לחתוך או לחטט בדברים, אתה צודק בחלקו, אבל עכשיו הוסף פתח דלת לרשימה. הוא לא חד במיוחד והוא לא יכול לחתוך שום דבר, אבל הוא עדיין שייך, כי כל הפריטים הם דוגמאות לטריזים.

הטריז של הוא אחד מששת המכשירים המוכרים למדע כמכונות פשוטות. מלבד הטריז, המכונות הפשוטות כוללות את המטוס המשופע, הבורג, הגלגל והציר, הגלגלת והמנוף. יש מדענים הכוללים את ההילוך ככניסה שביעית, אך אחרים רואים את ההילוך כמכונה מורכבת המשלבת הן את הגלגל והן את הציר בתוספת הידית.

מכונה פשוטה היא מכשיר ראשוני שמכפיל את הכוח שאתה מפעיל עליה. זה לא מכשיר עם רכיבים פנימיים הדורשים מקור כוח, כמו מנוע רכב, אך חשוב לא פחות לשם ביצוע עבודות בעולם האמיתי. מכונות פשוטות היו קיימות כל עוד קיימת הציוויליזציה, ואפשר אפילו לטעון שה- גילוי של מכונות פשוטות, כמו הגלגל והטריז, איפשר את הציוויליזציה בראשונה מקום.

היתרון בכוח המוגבר שמפעילה מכונה פשוטה הוא שעליך להפעיל את הכוח למרחק ארוך יותר. היתרון המכני של המכונה מסתכם ביחס המרחק שאתה מפעיל כוח למרחק המכונה מפעילה את הכוח, וזה האחרון חייב להיות קטן יותר כדי שהיתרון המכני יהיה גדול מ- 1. שימוש במכונה עם יתרון מכני פחות מ -1 יהיה שימושי כמו להסתכל בצד הלא נכון של הטלסקופ.

טריז דומה למישור שיפוע דו-צדדי, אך הוא נחשב למכונה בזכות עצמה מכיוון שהוא משמש תמיד למטרה מסוימת, שהיא לפצל דברים. ככל שקצה הטריז חד יותר וככל ששיפוע צידיו עדין יותר, כך הטריז יעניק כוח רב יותר. לכן סכינים חדות עם להבים דקים עדיפות לחיתוך מאשר משעממות עם להבים עבים.

במונחים מתמטיים, היתרון המכני האידיאלי (IMA) של טריז הוא היחס בין המרחק שהטריז חודר לחומר שהוא מתפצל (ד) לרוחב הפיצול (W):

IMA = D / W

זהו חישוב כוח הטריז, אך אינך יכול להשתמש בו כדי לחשב ישירות את הכוח שמפעיל הטריז בחומר מסוים מכיוון שהוא לא לוקח בחשבון חיכוך. אתה נתקל בחיכוך גדול יותר בגבינה מאשר בחיתוך בחמאה, והחיכוך פועל לקיזוז הכוח המניע של הטריז.

אתה יכול להשתמש ביתרון המכני האידיאלי של טריז כדי לחשב את הכוח על קצה הטריז (F_ט) אם אתה יודע את הכוח המופעל על הטריז (F_א). הקשר הוא:

F_ט = (IMA) × F._א = D / W × F_א

מערכת יחסים זו אינה שלמה, אולם מכיוון שהיא אינה כוללת את כוח החיכוך הנוגד את הטריז. כוח זה תלוי במקדם החיכוך של הטריז ושל החומר שהוא מתפצל, ולכן הוא משתנה מאוד. אם מקדם החיכוך הקינטי בין הטריז לחומר הוא µ, כוח החיכוך הכולל (F_f) המתנגד להצעה הוא:

F_f = µF_נ

איפה F_נ הוא הכוח הרגיל המופעל בגבול הטריז והחומר. F_נ תלוי בזווית הטריז.

לאחר שחישבת F_f, אתה יכול לקבוע את הכוח שמופעל על ידי קצה הטריז. זה:

F_ט - פ_f