Chociaż możesz myśleć o maszynie jako złożonym systemie kół zębatych, pasów napędowych i silnika, definicja, którą posługują się fizycy, jest znacznie prostsza. Maszyna to po prostu urządzenie, które działa, a istnieje tylko sześć różnych typów prostych maszyn. Obejmują one dźwignię, koło pasowe, koło i oś, śrubę, klin i pochyloną płaszczyznę. Zdolność maszyny do pracy zależy od dwóch cech: jej przewagi mechanicznej oraz jej wydajności. Istnieją dwa rodzaje przewagi mechanicznej. Idealna mechaniczna przewaga mechaniczna zakłada doskonałą wydajność, która nie uwzględnia tarcia, podczas gdy rzeczywista przewaga mechaniczna tak.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
AMA prostej maszyny to stosunek siły wyjściowej do siły wejściowej. IMA to stosunek odległości wejściowej do odległości wyjściowej.
Rzeczywista przewaga mechaniczna
Każdy typ maszyny przenosi energię mechaniczną, a miarą jego użyteczności jest stosunek siły wyjściowej (FO) do siły wejściowej (Fja). Ten stosunek jest rzeczywistą zaletą mechaniczną:
AMA=\frac{F_O}{F_I}
Jeśli ten stosunek wynosi jeden, maszyna mechaniczna nie ułatwia tak naprawdę pracy, ale może przekazywać energię w innym kierunku. Przykładem takiej maszyny jest przekładnia ślimakowa. Większość maszyn ma AMA większe niż jeden.
Idealna przewaga mechaniczna
Ponieważ do pokonania tarcia potrzebna jest pewna ilość siły wejściowej, a ta wielkość jest nieznana, pomiar rzeczywistej przewagi mechanicznej może być trudny. Z drugiej strony idealną zaletą mechaniczną jest po prostu stosunek odległości wejściowejrejado odległości wyjściowejreO.
IMA=\frac{D_I}{D_O}
Aby ułatwić użytkownikowi pracę, odległość wejściowa powinna być większa niż odległość wyjściowa, więc stosunek ten jest zwykle większy niż jeden. Jest również większy niż AMA, ponieważ nie uwzględnia sił tarcia, które przeciwstawiają się ruchowi.
IMA sześciu typów maszyn
Wszystkie prawdziwe maszyny są kombinacją sześciu prostych maszyn, a metoda obliczania IMA jest różna dla każdej z nich.
Dźwignia: Umieszczenie punktu podparcia określa IMA dźwigni. W dźwigni pierwszej klasy punkt podparcia znajduje się pod dźwignią i znajduje się w odległościrejaireOodpowiednio z wejścia i wyjścia. Idealną mechaniczną zaletą mechaniczną jest zatem:
IMA=\frac{D_I}{D_O}
Koło i Axel: Dzięki dwóm koncentrycznym kołom używanym w połączeniu uzyskuje się mechaniczną przewagę, przykładając siłę do większego koła i łącząc ładunek z mniejszym. IMA dla tego układu to stosunek promienia większego kołaRdo tego mniejszegor:
IMA=\frac{R}{r}
Równia pochyła:Mechaniczna zaleta nachylonej płaszczyzny wzrasta wraz ze spadkiem nachylenia, ale mimo że do jej pchania potrzebna jest mniejsza siła, odległość, na jaką trzeba ją pchać, wzrasta. Przesuń ładunek na odległośćLwzdłuż zbocza, aby podnieść go na wysokośćh, a idealną zaletą mechaniczną jest:
IMA=\frac{L}{h}
Klin: Podobnie jak w przypadku pochyłej płaszczyzny, siła potrzebna do pchnięcia jej pod obciążeniem wzrasta wraz z nachyleniem, ale odległość, jaką musi pokonać klinLaby oddzielić powierzchnie, odległośćtzwiększa:
IMA=\frac{L}{t}
Wkręt: Śruba to tylko okrągła pochylona płaszczyzna. Z każdym obrotem śruby obracasz ją o odległość równą obwodowi, aby przesunąć ją o odległośćPna powierzchnię, którą wnika. Jeśli średnica wału śruby wynosire,zaletą mechaniczną jest:
IMA=\frac{2\pi d}{P}
Krążek linowy: Mechaniczna przewaga systemu bloczków zależy tylko od liczby posiadanych lin. Jeśli ta liczba toN, następnie
IMA=N
IMA = N