칼, 압정, 끌의 공통점은 무엇입니까? 그들이 모두 날카 롭고 물건을 자르거나 찌를 수 있다고 생각한다면, 당신은 부분적으로 옳지 만 이제 목록에 문 스톱을 추가하십시오. 그것은 특별히 날카롭지 않고 아무것도자를 수 없지만 모든 항목이 웨지의 예이기 때문에 여전히 속합니다.
의 쐐기는 과학에서 단순 기계로 알려진 6 개의 장치 중 하나입니다. 쐐기 외에도 단순 기계에는 경사면, 나사, 바퀴 및 축, 풀리 및 레버가 포함됩니다. 일부 과학자들은 기어를 일곱 번째 항목으로 포함하지만 다른 과학자들은 기어를 바퀴와 축과 레버를 모두 통합 한 복잡한 기계로 간주합니다.
심플 머신이란?
심플 머신은 여러분이 적용하는 힘을 배가시키는 기초적인 장치입니다. 자동차 엔진과 같이 전원이 필요한 내부 부품이있는 장치는 아니지만 실제 작업을 수행하는 데 그다지 중요하지 않습니다. 단순한 기계는 문명이 존재하는 한 오랫동안 존재 해 왔으며, 바퀴와 쐐기와 같은 단순한 기계의 발견은 처음에 문명을 가능하게했습니다. 장소.
단순 기계에 의해 가해지는 힘의 증가에 대한 절충점은 더 먼 거리에 힘을 가해 야한다는 것입니다. 기계의 기계적 장점은 거리에 힘을 가하는 거리의 비율로 귀결됩니다. 기계는 힘을 적용하고 후자는 기계적 이점이 1. 기계적 이점이 1 미만인 기계를 사용하는 것은 망원경의 잘못된면을 들여다 보는 것만 큼 유용합니다.
웨지의 기계적 이점
쐐기는 양면 경사면과 비슷하지만 항상 사물을 분리하는 특정 목적에 사용되기 때문에 그 자체로 기계로 간주됩니다. 쐐기의 끝이 날카 롭고 측면의 경사가 완만할수록 쐐기가 더 많은 힘을 전달합니다. 그렇기 때문에 칼날이 얇은 날카로운 칼이 두꺼운 칼날을 가진 무딘 칼보다 잘립니다.
수학적 측면에서 쐐기의 이상적인 기계적 이점 (IMA)은 쐐기가 분할되는 재료에 침투하는 거리의 비율입니다 (디)를 분할 너비 (W):
IMA = D / W
이것은 쐐기 힘 계산이지만, 마찰을 고려하지 않기 때문에 특정 재료에서 쐐기가 가하는 힘을 직접 계산하는 데 사용할 수 없습니다. 버터를 통해 절단하는 것보다 치즈를 통한 마찰 절단이 더 많이 발생하고 마찰이 쐐기의 추진력을 상쇄하는 역할을합니다.
원동력을 계산하는 방법
쐐기의 이상적인 기계적 이점을 사용하여 쐐기 끝의 힘을 계산할 수 있습니다 (에프티) 쐐기에 적용된 힘을 아는 경우 (에프ㅏ). 관계는 다음과 같습니다.
에프티 = (IMA) × Fㅏ = D / W × Fㅏ
그러나이 관계는 쐐기에 대항하는 마찰력을 포함하지 않기 때문에 불완전합니다. 이 힘은 쐐기와 쪼개지는 재료의 마찰 계수에 따라 달라 지므로 매우 가변적입니다. 쐐기와 재료 사이의 운동 마찰 계수가 μ이면 총 마찰력 (에프에프) 동의 반대 :
에프에프 = µF엔
어디 에프엔 쐐기와 재료의 경계에 가해지는 수직 힘입니다. 에프엔 쐐기의 각도에 따라 다릅니다.
계산을 마치면 에프에프, 쐐기 끝에서 가해지는 힘을 확인할 수 있습니다. 그것은:
에프티 -F에프