Ką bendro turi peilis, kaištis ir kaltas? Jei manote, kad jie visi yra aštrūs ir gali iškirpti ar perbraukti daiktus, jūs iš dalies teisus, bet dabar įtraukite į sąrašą durų duris. Jis nėra ypač aštrus ir nieko negali nupjauti, bet vis tiek priklauso, nes visi daiktai yra pleištų pavyzdžiai.
Pleištas yra vienas iš šešių prietaisų, kuriuos mokslas žino kaip paprastas mašinas. Be pleišto, paprastose mašinose yra pasvirusi plokštuma, varžtas, ratas ir ašis, skriemulys ir svirtis. Kai kurie mokslininkai pavarą įtraukia kaip septintą įrašą, tačiau kiti pavarą laiko sudėtinga mašina, apimančia ratą, ašį ir svirtį.
Kas yra paprasta mašina?
Paprasta mašina yra elementarus įtaisas, padauginantis jėgą, kurią jai pritaikote. Tai nėra prietaisas su vidiniais komponentais, kuriems reikalingas maitinimo šaltinis, pavyzdžiui, automobilių variklis, tačiau jis ne mažiau svarbus dirbant realiame pasaulyje. Paprastos mašinos egzistuoja tol, kol egzistuoja civilizacija, ir jūs netgi galite teigti, kad atradus paprastas mašinas, tokias kaip ratas ir pleištas, civilizacija tapo įmanoma pirmiausia vieta.
Dėl padidėjusios jėgos, kurią daro paprasta mašina, kompromisas yra tas, kad jėgą turite naudoti didesniu atstumu. Mechaninis mašinos pranašumas susilygina su atstumo, kurį jūs naudojate jėga, santykiu mašina veikia jėgą, o pastaroji turi būti mažesnė, kad mechaninis pranašumas būtų didesnis nei 1. Naudoti mašiną, kurios mechaninis pranašumas yra mažesnis nei 1, būtų taip pat naudinga, kaip žiūrėti pro neteisingą teleskopo pusę.
Mechaninis pleišto pranašumas
Pleištas yra panašus į dvipusę nuolydžio plokštumą, tačiau jis laikomas mašina atskirai, nes jis visada naudojamas tam tikram tikslui, t. Y. Suskaidyti daiktus. Kuo aštresnis pleišto galas ir švelnesnis jo šonų nuolydis, tuo daugiau jėgos pleištas suteiks. Štai kodėl aštrius peilius su plonomis ašmenimis geriau pjauti nei nuobodžius su storais ašmenimis.
Matematiniu požiūriu idealus pleišto mechaninis pranašumas (IMA) yra atstumo, kurį pleištas prasiskverbia į medžiagą, kurią jis skaido, santykis (D) iki padalijimo pločio (W):
IMA = D / W
Tai yra pleišto jėgos apskaičiavimas, tačiau jo negalima naudoti norint tiesiogiai apskaičiuoti pleišto tam tikroje medžiagoje veikiamą jėgą, nes neatsižvelgiama į trintį. Pjaustant sūrį susiduriama su daugiau trinties nei per sviestą, o trintis veikia atsveriančią pleišto varomąją jėgą.
Kaip apskaičiuoti varomąją jėgą
Norėdami apskaičiuoti pleišto galo jėgą, galite naudoti idealų mechaninį pleišto pranašumą (FT), jei žinote pleišto jėgą (FA). Santykiai yra:
FT = (IMA) × FA = G / V × FA
Tačiau šis ryšys yra neišsamus, nes jame nėra trinties jėgos, priešingos pleištui. Ši jėga priklauso nuo pleišto ir jos dalijamos medžiagos trinties koeficiento, todėl ji labai kinta. Jei kinetinės trinties tarp pleišto ir medžiagos koeficientas yra µ, bendra trinties jėga (Ff) prieštaraujantis judesiui yra:
Ff = µFN
Kur FN yra normali jėga, veikiama pleišto ir medžiagos riboje. FN priklauso nuo pleišto kampo.
Kai apskaičiuosite Ff, galite nustatyti pleišto galu veikiamą jėgą. Tai yra:
FT - Ff
