単純機械の2つの基本的なファミリは何ですか？

単純機械の2つの基本的なファミリは、レバーファミリと傾斜面ファミリです。 レバーファミリーには、シンプルなレバー、プーリー、ホイールとアクスルがあります。 傾斜面ファミリーには、単純な傾斜面、くさび、およびねじがあります。 これらの単純な機械は、通常は移動できない負荷に対して、より少ないエネルギーでより多くの力を加えることができるため、使用時に機械的倍率を生み出します。

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シンプルなレバーの最も良い例は、遊び場にあるシーソーです。 それは支点でバランスの取れた細長いプラットフォームで構成されています。 シーソーを使用する2人の子供ではなく、持ち上げたい荷物が一方の端にかかっていて、もう一方の端を押し下げていると想像してください。 支点の位置によって、レバーの効果が決まります。 支点が負荷に近いほど、より多くのてこを実現できます。 これがバールがその形をしている理由です。 バールの端にある小さな曲がりは、こじ開けたい荷物のできるだけ近くに配置された支点です。

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滑車は、車輪に引っ張るロープで構成される単純な機械です。 移動したい荷物にロープの片側を取り付け、ホイールの反対側のロープを引っ張ります。 滑車を建物の側面や天井などの固い物体に取り付けると、固定滑車が作成され、機械的倍率が1つになります。 これは、荷物を地面から持ち上げるには、荷物の重量と同じ量の力を加える必要があることを意味します。 滑車を直接荷物に取り付け、滑車をロープに沿って移動させると、この可動滑車は2つ以上の機械的倍率をもたらします。 複合プーリーは、固定プーリーと可動プーリーの組み合わせです。

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ホイールと車軸を使用して、ホイールに力を加えると、力が増加して車軸に伝達されます。車軸は回転し、通常はロープを介して他のオブジェクトに力を加えます。 この単純な機械の最良の例は自転車です。 足でアウターペダルを踏むと、力が車軸とギアに伝わり、後輪が動きます。

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車椅子のスロープは、単純な傾斜面の例です。 150ポンドを持ち上げようとしていると想像してみてください。 空中で3フィートの車椅子の人。 それはあなたにとって非常に困難であり、椅子に座っている人にとっては不可能です。 それでも、傾斜路が十分に長い場合は、あなたまたは車椅子の人のどちらかが車椅子を地面から3フィート離すことができます。 傾斜面は、水平方向の押し付け力を垂直方向の持ち上げ力に変えることによって機能します。 ランプの距離を超えて車椅子を押す必要があるため、同じ量のエネルギーを消費しますが、車椅子をまっすぐ持ち上げる負担に体が耐える必要はありません。

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ウェッジは、木や岩などの荷重を分割するために使用する単純な機械です。 それは狭い平らなベースを持つ細長い三角形のデバイスです。 くさびの先を岩や木の隙間に置いた後、木槌で平らな端を叩きます。 木槌の下向きの力は、くさびの側面に垂直な2つの方向に分割され、荷重が分割されます。 斧の刃はくさびの一例です。

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ネジは回転力を直線力に変えます。 たとえば、ネジを壁に打ち込むと、ドライバーを円を描くようにひねりますが、ネジは直線方向に壁の奥深くまで移動します。 同じ原理が万力と瓶の蓋にも当てはまります。