Хотя вы можете думать о машине как о сложной системе шестерен, приводных ремней и двигателя, определение, которое используют физики, намного проще. Машина - это просто устройство, которое действительно работает, а простых машин всего шесть различных типов. К ним относятся рычаг, шкив, колесо и ось, винт, клин и наклонная плоскость. Способность машины выполнять работу зависит от двух характеристик: ее механического преимущества и ее эффективности. Есть два типа механических преимуществ. Идеальное механическое преимущество предполагает идеальный КПД без учета трения, в то время как реальное механическое преимущество учитывается.
TL; DR (слишком длинный; Не читал)
AMA простой машины - это отношение выходных и входных сил. IMA - это отношение входного расстояния к выходному расстоянию.
Фактическое механическое преимущество
Любой тип машины передает механическую энергию, и мерой ее полезности является отношение выходной силы (FO) к входной силе (Fя). Это соотношение является настоящим механическим преимуществом:
AMA = \ frac {F_O} {F_I}
Если это соотношение равно единице, механическая машина на самом деле не облегчает выполнение работы, но может передавать энергию в другом направлении. Червячная передача - пример такой машины. У большинства машин AMA больше единицы.
Идеальное механическое преимущество
Поскольку для преодоления трения требуется определенная входная сила, а эта величина неизвестна, может быть трудно измерить фактическое механическое преимущество. С другой стороны, идеальное механическое преимущество - это просто отношение входного расстояния.Dяк выходному расстояниюDO.
IMA = \ frac {D_I} {D_O}
Чтобы облегчить работу пользователя, входное расстояние должно быть больше, чем выходное расстояние, поэтому это соотношение обычно больше единицы. Он также больше, чем AMA, потому что не учитывает силы трения, препятствующие движению.
IMA шести типов машин
Все настоящие машины представляют собой комбинацию шести простых машин, и метод расчета IMA различается для каждой из них.
Рычаг: Расположение точки опоры определяет IMA для рычага. В первоклассном рычаге точка опоры находится под рычагом, а расстояние до негоDяа такжеDOот входных и выходных концов соответственно. Таким образом, идеальное механическое преимущество:
IMA = \ frac {D_I} {D_O}
Колесо и Аксель: С двумя концентрическими колесами, которые используются вместе, вы получаете механическое преимущество, прикладывая силу к большему колесу и соединяя нагрузку с меньшим. IMA для этого расположения - это отношение радиуса большего колесарк тому из меньшегор:
IMA = \ frac {R} {r}
Наклонная плоскость:Механическое преимущество наклонной плоскости увеличивается по мере уменьшения наклона, но даже несмотря на то, что для ее толкания требуется меньшая сила, расстояние, на которое вы должны ее толкать, увеличивается. Толкните груз на расстояниеLпо склону, чтобы поднять на высотучас, а идеальное механическое преимущество:
IMA = \ frac {L} {h}
Клин: Как и в случае наклонной плоскости, сила, необходимая для того, чтобы толкать ее под нагрузкой, увеличивается с увеличением наклона, но расстояние, на которое клин должен пройти.Lдля разделения поверхностей расстояниетувеличивается:
IMA = \ frac {L} {t}
Винт: Винт - это просто круглая наклонная плоскость. С каждым поворотом винта вы поворачиваете его на расстояние, равное длине окружности, чтобы переместить его на расстояние.пв поверхность проникает. Если диаметр винтового валаd,механическое преимущество:
IMA = \ frac {2 \ pi d} {P}
Шкив: Механическое преимущество системы шкивов зависит только от количества имеющихся в ней канатов. Если это числоN, тогда
IMA = N
IMA = N