Lai gan jūs varētu domāt par mašīnu kā par sarežģītu pārnesumu, piedziņas siksnu un motoru sistēmu, fiziķu definīcija ir daudz vienkāršāka. Mašīna ir vienkārši ierīce, kas darbojas, un ir tikai seši dažādi vienkāršu mašīnu veidi. Tajos ietilpst svira, skriemelis, ritenis un ass, skrūve, ķīlis un slīpa plakne. Mašīnas spēja strādāt ir atkarīga no divām īpašībām: tās mehāniskās priekšrocības un efektivitātes. Ir divu veidu mehāniskās priekšrocības. Ideāla mehāniskā mehāniskā priekšrocība prasa perfektu efektivitāti, kas neņem vērā berzi, savukārt faktiskā mehāniskā priekšrocība.
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
Vienkāršas mašīnas AMA ir izejas un ievades spēku attiecība. IMA ir ievades attāluma attiecība pret izvades attālumu.
Faktiskais mehāniskais ieguvums
Jebkura veida mašīna pārraida mehānisko enerģiju, un tās lietderības rādītājs ir izejas spēka attiecība (FO) ieejas spēkam (FEs). Šī attiecība ir faktiskā mehāniskā priekšrocība:
AMA = \ frac {F_O} {F_I}
Ja šī attiecība ir viena, mehāniskā mašīna faktiski neatvieglo darba izpildi, bet tā var pārnest enerģiju citā virzienā. Tārpu piedziņas pārnesums ir šādas mašīnas piemērs. Lielākajai daļai mašīnu AMA ir lielāka par vienu.
Ideāls mehāniskais ieguvums
Tā kā berzes pārvarēšanai ir vajadzīgs noteikts ievades spēka daudzums, un šī summa nav zināma, faktisko mehānisko priekšrocību var būt grūti izmērīt. Savukārt ideāla mehāniskā priekšrocība ir vienkārši ievades attāluma attiecībaDEslīdz izejas attālumamDO.
IMA = \ frac {D_I} {D_O}
Lai atvieglotu darbu lietotājam, ievades attālumam jābūt lielākam par izvades attālumu, tāpēc šī attiecība parasti ir lielāka par vienu. Tas ir arī lielāks nekā AMA, jo tajā netiek ņemti vērā berzes spēki, kas iebilst pret kustību.
IMA no sešu veidu mašīnām
Visas reālās mašīnas ir sešu vienkāršu mašīnu kombinācija, un IMA aprēķināšanas metode katram ir atšķirīga.
Svira: Atbalsta punkta izvietojums nosaka sviras IMA. Pirmās klases svirā balsts atrodas zem sviras un atrodas attālumosDEsunDOattiecīgi no ieejas un izejas beigām. Ideāla mehāniskā mehāniskā priekšrocība tādējādi ir:
IMA = \ frac {D_I} {D_O}
Ritenis un Aksels: Izmantojot divus koncentriskus riteņus, ko lieto kopā, jūs iegūstat mehānisku priekšrocību, pieliekot spēku lielākajam un savienojot slodzi ar mazāko. Šīs vienošanās IMA ir lielāka riteņa rādiusa attiecībaRmazākajamr:
IMA = \ frac {R} {r}
Slīpa plakne:Slīpās plaknes mehāniskā priekšrocība palielinās, samazinoties slīpumam, taču, lai arī tās nospiešanai ir nepieciešams mazāks spēks, attālums, kas jums jāpiespiež, palielinās. Pabīdiet kravu attālumāLgar nogāzi, lai to paceltu augstumāh, un ideālā mehāniskā priekšrocība ir:
IMA = \ frac {L} {h}
Ķīlis: Tāpat kā slīpa plakne, spēks, kas nepieciešams, lai to nospiestu zem slodzes, palielinās ar slīpumu, bet attālums, kas ķīlei jāietLlai nošķirtu virsmas, attālumutpalielinās:
IMA = \ frac {L} {t}
Skrūve: Skrūve ir tikai apaļa slīpa plakne. Ar katru skrūves pagriezienu jūs to pagriežat attālumu, kas vienāds ar apkārtmēru, lai to pārvietotuPvirsmā, kurā tā iekļūst. Ja skrūves vārpstas diametrs ird,mehāniskā priekšrocība ir:
IMA = \ frac {2 \ pi d} {P}
Piedziņas skriemelis: Piedziņas skriemeļu mehāniskās priekšrocības ir atkarīgas tikai no trošu skaita. Ja šis skaitlis irN, pēc tam
IMA = N
IMA = N