Embora você possa pensar em uma máquina como um sistema complexo de engrenagens, correias de transmissão e um motor, a definição que os físicos usam é muito mais simples. Uma máquina é simplesmente um dispositivo que funciona e existem apenas seis tipos diferentes de máquinas simples. Eles incluem a alavanca, a polia, a roda e o eixo, o parafuso, a cunha e o plano inclinado. A capacidade da máquina de fazer trabalho depende de duas características: sua vantagem mecânica e sua eficiência. Existem dois tipos de vantagem mecânica. A vantagem mecânica mecânica ideal assume uma eficiência perfeita que não leva em conta o atrito, enquanto a vantagem mecânica real sim.
TL; DR (muito longo; Não li)
A AMA de uma máquina simples é a relação entre as forças de saída e de entrada. O IMA é a relação entre a distância de entrada e a distância de saída.
Vantagem Mecânica Real
Qualquer tipo de máquina transmite energia mecânica, e uma medida de sua utilidade é a razão da força de saída (FO) para a força de entrada (Feu). Esta proporção é a vantagem mecânica real:
AMA = \ frac {F_O} {F_I}
Se essa proporção for um, a máquina mecânica não facilita o trabalho, mas pode transmitir a energia em uma direção diferente. Uma engrenagem sem-fim é um exemplo de tal máquina. A maioria das máquinas tem um AMA maior que um.
Vantagem Mecânica Ideal
Como uma certa quantidade da força de entrada é necessária para superar o atrito, e essa quantidade é desconhecida, pode ser difícil medir a vantagem mecânica real. A vantagem mecânica ideal, por outro lado, é simplesmente a relação da distância de entradaDeuà distância de saídaDO.
IMA = \ frac {D_I} {D_O}
Para tornar o trabalho mais fácil para o usuário, a distância de entrada deve ser maior do que a distância de saída, de modo que essa relação geralmente é maior que um. Também é maior do que o AMA, porque não leva em conta as forças de atrito, que se opõem ao movimento.
IMA dos seis tipos de máquinas
Todas as máquinas reais são uma combinação das seis máquinas simples e o método de cálculo do IMA varia para cada uma.
Alavanca: A colocação do fulcro determina o IMA para uma alavanca. Em uma alavanca de primeira classe, o ponto de apoio está sob a alavanca, e distâncias localizadasDeueDOdas extremidades de entrada e saída, respectivamente. A vantagem mecânica mecânica ideal é assim:
IMA = \ frac {D_I} {D_O}
Wheel e Axel: Com duas rodas concêntricas, usadas em conjunto, você obtém uma vantagem mecânica aplicando força à maior e conectando uma carga à menor. O IMA para este arranjo é a razão do raio da roda maiorRpara aquele do menorr:
IMA = \ frac {R} {r}
Plano inclinado:A vantagem mecânica de um plano inclinado aumenta à medida que a inclinação diminui, mas mesmo que uma força menor seja necessária para empurrá-lo, a distância necessária para empurrá-lo aumenta. Empurre a carga para uma distânciaeuao longo da encosta para elevá-la a uma alturah, e a vantagem mecânica ideal é:
IMA = \ frac {L} {h}
Cunha: Como um plano inclinado, a força necessária para empurrá-lo sob uma carga aumenta com a inclinação, mas a distância que a cunha precisa percorrereupara separar as superfícies, a distânciataumenta:
IMA = \ frac {L} {t}
Parafuso: Um parafuso é apenas um plano inclinado circular. A cada volta do parafuso, você o gira a uma distância igual à circunferência para movê-lo a uma distânciaPna superfície ele penetra. Se o diâmetro do eixo do parafuso ford,a vantagem mecânica é:
IMA = \ frac {2 \ pi d} {P}
Polia: A vantagem mecânica de um sistema de polia depende apenas do número de cabos que possui. Se esse número forN, então
IMA = N
IMA = N