Nors galvojate apie mašiną kaip apie sudėtingą pavarų, pavarų diržų ir variklio sistemą, fizikų apibrėžimas yra daug paprastesnis. Mašina yra tiesiog veikiantis prietaisas, ir yra tik šeši skirtingi paprastų mašinų tipai. Jie apima svirtį, skriemulį, ratą ir ašį, varžtą, pleištą ir pasvirusią plokštumą. Mašinos gebėjimas dirbti priklauso nuo dviejų savybių: jos mechaninio pranašumo ir efektyvumo. Yra dviejų tipų mechaninis pranašumas. Idealus mechaninis mechaninis pranašumas įgauna puikų efektyvumą, kuris neatsižvelgia į trintį, o faktinis mechaninis pranašumas.
TL; DR (per ilgai; Neskaitė)
Paprastos mašinos AMA yra išėjimo ir įvesties jėgų santykis. IMA yra įvesties atstumo ir išėjimo atstumo santykis.
Faktinis mechaninis pranašumas
Bet kokio tipo mašinos perduoda mechaninę energiją, o jos naudingumo matas yra išėjimo jėgos santykis (FO) į įvesties jėgą (FAš). Šis santykis yra tikrasis mechaninis pranašumas:
AMA = \ frac {F_O} {F_I}
Jei šis santykis yra vienas, mechaninė mašina iš tikrųjų nepalengvina darbo atlikimo, tačiau energiją gali perduoti kita kryptimi. Sliekinė pavara yra tokios mašinos pavyzdys. Daugelio mašinų AMA yra didesnė nei viena.
Idealus mechaninis pranašumas
Kadangi trinčiai įveikti reikia tam tikros įvesties jėgos, o ši suma nežinoma, gali būti sunku išmatuoti faktinį mechaninį pranašumą. Kita vertus, idealus mechaninis pranašumas yra tiesiog įvesties atstumo santykisDAšiki išėjimo atstumoDO.
IMA = \ frac {D_I} {D_O}
Kad vartotojui būtų lengviau dirbti, įvesties atstumas turėtų būti didesnis nei išvesties atstumas, todėl šis santykis paprastai yra didesnis nei vienas. Jis taip pat didesnis nei AMA, nes jame neatsižvelgiama į trinties jėgas, kurios priešinasi judėjimui.
Šešių mašinų tipų IMA
Visos tikrosios mašinos yra šešių paprastų mašinų derinys, o IMA skaičiavimo metodas skiriasi.
Svirtis: Atramos taško vieta nustato svirties IMA. Pirmos klasės svirtyje atramos taškas yra po svirtimi ir yra atstumasDAširDOiš įvesties ir išvesties galų atitinkamai. Taigi idealus mechaninis mechaninis pranašumas yra:
IMA = \ frac {D_I} {D_O}
Ratas ir ašis: Naudodami du koncentrinius ratus, kurie naudojami kartu, jūs gaunate mechaninį pranašumą, pritaikydami jėgą didesniam ir sujungdami apkrovą su mažesniu. Šio išdėstymo IMA yra didesnio rato spindulio santykisRprie mažesnior:
IMA = \ frac {R} {r}
Pasviręs lėktuvas:Mechaninis nuožulnios plokštumos pranašumas didėja, kai nuolydis mažėja, tačiau, nors jai pastumti reikalinga mažesnė jėga, atstumas, kurį reikia pastumti, padidėja. Krovinį stumkite per atstumąLpalei šlaitą, kad pakeltume jį į aukštįh, o idealus mechaninis pranašumas yra:
IMA = \ frac {L} {h}
Pleištas: Kaip ir pasvirusi plokštuma, jėga, reikalinga jai stumti esant apkrovai, didėja nuolydžiu, tačiau pleišto atstumasLnorint atskirti paviršius, atstumątdideja:
IMA = \ frac {L} {t}
Varžtas: Varžtas yra tik apskrita pasvirusi plokštuma. Kiekvienu varžto pasukimu pasukate atstumą, lygų apskritimui, kad perstumtų atstumąPį paviršių jis prasiskverbia. Jei varžto veleno skersmuo yrad,mechaninis pranašumas yra:
IMA = \ frac {2 \ pi d} {P}
Skriemulys: Skriemulio sistemos mechaninis pranašumas priklauso tik nuo jos turimų lynų skaičiaus. Jei tas skaičius yraNtada
IMA = N
IMA = N