Два основных семейства простых машин - это семейство рычагов и семейство наклонных плоскостей. В семейство рычагов входят простой рычаг, шкив, колесо и ось. В семейство наклонных плоскостей входят простая наклонная плоскость, клин и винт. Эти простые машины создают механическое преимущество, когда вы их используете, поскольку они позволяют вам прилагать больше силы с меньшим количеством энергии к грузам, которые вы обычно не могли бы перемещать.
Рычаги - простой рычаг
•••Группа динамической графики / Группа динамической графики / Getty Images
Лучшая иллюстрация простого рычага - это качели, которые вы можете найти на детской площадке. Он состоит из длинной узкой платформы, балансирующей на опоре. Вместо двух детей, использующих качели, представьте, что груз, который вы хотите поднять, лежит на одном конце, а вы давите на другой. Положение точки опоры определяет эффективность рычага. Чем ближе точка опоры к нагрузке, тем больше рычагов воздействия. Вот почему ломы имеют свою форму. Небольшой изгиб на конце лома - это точка опоры, расположенная как можно ближе к грузу, который вы хотите высвободить.
Рычаги - шкив
•••Jupiterimages / Photos.com / Getty Images
Шкив - это простая машина, состоящая из веревки, которую вы натягиваете через колесо. Вы прикрепляете одну сторону веревки к грузу, который хотите переместить, и тянете веревку с другой стороны колеса. Если вы прикрепите шкив к твердому объекту, например, к стене здания или потолку, это создаст фиксированный шкив, и ваше механическое преимущество будет одним. Это означает, что вы должны приложить ту же силу, что и вес груза, чтобы оторвать его от земли. Если вы прикрепите шкив непосредственно к грузу и позволите шкиву двигаться по тросу, этот подвижный шкив даст механическое преимущество в два или больше. Составные шкивы представляют собой комбинацию фиксированных и подвижных шкивов.
Рычаги - колесо и ось
•••Изображения в горошек / Polka Dot / Getty Images
С помощью колеса и оси вы прикладываете силу к колесу, и сила умножается и передается на ось, которая вращается и оказывает силу на какой-то другой объект, обычно через веревку. Лучшим примером этой простой машины является велосипед. Вы нажимаете ногами на внешние педали, и это передает усилие на ось и шестерни, которые перемещают заднее колесо.
Наклонная плоскость - Простая наклонная плоскость
•••Тим Бойл / Getty Images News / Getty Images
Пандус для инвалидных колясок представляет собой образец простой наклонной плоскости. Представьте, что вы пытаетесь поднять 150 фунтов. человек в инвалидной коляске на высоте трех футов. Это будет очень сложно для вас и невозможно для человека в кресле. Тем не менее, если пандус достаточно длинный, вы или человек в инвалидном кресле можете оттолкнуть кресло-коляску на три фута от земли. Наклонная плоскость работает, превращая горизонтальную толкающую силу в вертикальную подъемную силу. Вы затрачиваете такое же количество энергии, потому что вам приходится толкать кресло-коляску по пандусу, но вашему телу не придется выдерживать нагрузку, возникающую при подъеме кресла-коляски прямо вверх.
Наклонная плоскость - клин
•••Thinkstock / Comstock / Getty Images
Клин - это простая машина, которую вы используете для раскалывания таких грузов, как дерево или камни. Он представляет собой удлиненно-треугольный прибор с узким плоским основанием. Вставив острие клина в трещину в камне или дереве, вы ударяете по плоскому краю молотком. Сила молотка, направленная вниз, разделяется на два направления, перпендикулярных сторонам клина, что приводит к разделению груза. Лезвие топора - это пример клина.
Наклонная плоскость - винт
•••Jupiterimages / Photos.com / Getty Images
Винт превращает вращающую силу в линейную силу. Например, когда вы вбиваете шуруп в стену, вы поворачиваете отвертку по кругу, но винт движется в линейном направлении глубже в стену. Тот же принцип применим к тискам и крышкам банок.