Proste maszyny zapewniają korzyści mechaniczne. Mówiąc prościej, proste maszyny ułatwiają pracę, zwiększając ilość pracy wykonanej z określonym wysiłkiem lub zmniejszając ilość wysiłku wymaganego do wykonania tej samej pracy. Praca z definicji równa się sile pomnożonej przez odległość. Prosta maszyna znana jako dźwignia występuje w trzech odmianach, z których każdy wykonuje pracę poprzez zwiększenie efektywności przyłożonej siły.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Przykładami dźwigni w życiu codziennym są teeter-totters, taczki, nożyczki, szczypce, butelka otwieracze, mopy, miotły, łopaty, dziadki do orzechów i sprzęt sportowy, taki jak kije baseballowe, kije golfowe i hokej kije. Nawet ramię może działać jak dźwignia.
Praca, siła i odległość
Praca wykonywana przez dźwignie zwykle zmienia kierunek przyłożonej siły, odległość i prędkość ruchu wytworzonego przez przyłożoną siłę lub efektywną siłę przyłożonej siły. Dźwignie wykorzystują drążek do przenoszenia siły (przyłożonej siły) przez punkt podparcia (punkt skupienia) na obciążenie lub opór. Względne położenia tych trzech elementów dźwigni określają, czy dźwignia jest a dźwignia pierwszej klasy lub pierwszego rzędu, dźwignia drugiej klasy lub drugiego rzędu lub dźwignia trzeciej klasy lub dźwignia trzeciego rzędu.
Dźwignie pierwszej klasy
Dźwignie pierwszej klasy (zwane również pierwszego rzędu) mają przyłożoną siłę po jednej stronie punktu podparcia, a obciążenie lub opór po drugiej stronie punktu. Przesunięcie punktu podparcia bliżej końca obciążenia zwiększa efektywność siły z końca wysiłku. Tego typu dźwignie mogą być najłatwiejszymi do rozpoznania dźwigniami.
Dźwignie drugiej klasy
Dźwignie drugiej klasy (lub drugiego rzędu) mają przyłożoną siłę na jednym końcu dźwigni, a punkt podparcia po drugiej stronie dźwigni. Obciążenie lub opór leży między punktem podparcia a przyłożoną siłą.
Dźwignie trzeciej klasy
Dźwignie trzeciej klasy (lub trzeciego rzędu) mają obciążenie na jednym końcu dźwigni, a punkt podparcia na drugim końcu dźwigni. Przyłożona siła występuje między ładunkiem a punktem podparcia.
Dziesięć rodzajów dźwigni
Pierwsza=klasa Przykłady dźwigni
Huśtawka lub kiwanie się może być najczęściej rozpoznawaną dźwignią pierwszego rzędu. Siła przyłożona do dołu przez jeźdźca na jednym końcu huśtawki przekłada się na punkt podparcia, aby podnieść jeźdźca na drugim końcu. Przesunięcie punktu podparcia bliżej większego jeźdźca zwiększa efektywność siły od mniejszego jeźdźca.
Nożyczki to kolejna powszechna dźwignia pierwszego rzędu. Uchwyty przykładają siłę lub wysiłek, śruba łącząca obie strony tworzy punkt podparcia, a siła przekazywana na ostrza umożliwia cięcie nożyczkami.
Podobnie jak nożyczki, szczypce działają jak dźwignie pierwszego rzędu, przykładając siłę do uchwytów. Zawiasowy środek działa jak punkt podparcia, a obciążenie lub opór występuje między zębami szczypiec.
Przykłady dźwigni drugiej klasy
Taczki to przykłady dźwigni drugiego rzędu. Koło służy jako punkt podparcia. Przyłożona siła występuje na uchwytach. Obciążenie leży oczywiście między siłą a punktem podparcia.
Klasyczny ręczny dziadek do orzechów jest również dźwignią drugiego rzędu. Zawiasowy koniec służy jako punkt podparcia. Siła przyłożona do końców uchwytów powoduje złamanie znajdującej się pomiędzy nimi nakrętki (obciążenia).
Ręczny otwieracz do butelek działa jak dźwignia drugiego rzędu. Na jeden koniec otwieracza przykładana jest siła w celu pokonania oporu zakrętki do butelki. Punkt podparcia leży na końcu otwieracza spoczywającego na nakrętce butelki.
Przykłady dźwigni trzeciej klasy
Dźwignie trzeciego rzędu obejmują wiele rodzajów sprzętu sportowego, w tym kije baseballowe, kije golfowe i kije hokejowe. Trzymasz je obiema rękami, ale jedna tylko trzyma przedmiot, podczas gdy druga przykłada większą siłę. Tak więc wszystkie trzy z tych przykładów mają punkt podparcia na jednym końcu, gdzie jedna z twoich rąk trzyma dźwignię (co oznacza kij, kij i tak dalej). Przyłożona siła pojawia się w pobliżu punktu podparcia, gdzie druga ręka przykłada siłę, aby siła przesuwała się na przeciwległy koniec przedmiotu, przenosząc siłę na bejsbol, piłeczkę golfową lub krążek hokejowy.
Do podnoszenia jabłka używa się dźwigni trzeciego rzędu – twojej ręki! Łokieć służy jako punkt podparcia, przyłożona siła pochodzi z mięśni, a jabłko lub ładunek jest podnoszony.
Łopata działa jak dźwignia trzeciego rzędu. Podobnie jak kij hokejowy, ręka znajdująca się najbliżej końca działa jak punkt podparcia, druga ręka zapewnia wysiłek, a koniec łopaty unosi się i przesuwa ładunek.
Miotły i mopy działają również jako dźwignie trzeciego rzędu. Górna ręka służy jako punkt podparcia, dolna ręka zapewnia siłę, a końcówka miotły lub mopa pokonuje opór brudu i podłogi.