חסרונות מכניים של מערכת מנופים

המנוף הוא אחת המכונות הפשוטות הבסיסיות של המכניקה, יחד עם המישור המשופע, הגלגל וסרן, טריז בורג וגלגלת, על פי למידת המכונות הפשוטות של אוניברסיטת יוסטון אֲתַר. אנשים משתמשים במנופים בכל דבר, החל מזריקת כדור ועד נדנדה. בעוד שהיתרונות הרבים של מנופים ידועים, למערכת יש גם כמה חסרונות.

היסודי ביותר, מנוף הוא עצם ישר וקשיח המסתובב על נקודת המשען כדי להקל על ההרמה באמצעות כוח קטן המופעל על פני מרחק גדול. ישנם שלושה סוגים של מנופים. סוג 1 הוא מוט קשיח עם נקודת המשען שבמרכזה כמו נדנדה. לידית סוג 2 יש את העומס לפני נקודת המשען ואת הכוח המופעל מול העומס, כמו למשל חבית גלגל. לסוג הסופי יש את העומס בסוף, כאשר נקודת המשען מונחת לפני הכוח, כמו למשל זרוע האדם.

למנופים יש משקלים משמעותיים המופעלים בנקודות שונות סביב נקודת המשען שלהם. לאורך זמן המשקל והתנועה גורמים לבלאי ליד נקודת המשען, מה שמוביל לכיפוף ולשבירה בסופו של דבר. כיפוף הזרוע הנוקשה מוביל למנוף לא יעיל ומפחית את היתרון המכני.

לסוג השלישי של המנוף יש את החיסרון בהפחתת הכוח המופעל על המערכת. הכוח הוא בין העומס לנקודת המשען. זה אמנם יוצר יתרון מכני, אך מפחית את הכוח הכללי, מה שמוביל לחוסר יעילות במערכת. במקרה של זרוע, שריר הזרוע מייצר את הכוח, והמרפק הוא נקודת המשען.

בעולם מושלם, הזרוע הנוקשה נוקשה לחלוטין. עם זאת, במציאות, שום חומר אינו נוקשה לחלוטין. הזרוע הנוקשה מתכופפת בהתאם למשקל העומס. זה יכול להוביל למדידות לא מדויקות.