Čeprav bi stroj morda imeli za zapleten sistem zobnikov, pogonskih jermenov in motorja, je opredelitev, ki jo uporabljajo fiziki, precej preprostejša. Stroj je preprosto naprava, ki deluje, in obstaja le šest različnih vrst preprostih strojev. Vključujejo vzvod, jermenico, kolo in os, vijak, klin in nagnjeno ravnino. Sposobnost stroja za delo je odvisna od dveh lastnosti: njegove mehanske prednosti in učinkovitosti. Obstajata dve vrsti mehanske prednosti. Idealna mehanska mehanična prednost predpostavlja popolno učinkovitost, ki ne upošteva trenja, medtem ko dejanska mehanska prednost ne.
TL; DR (predolgo; Nisem prebral)
AMA preprostega stroja je razmerje med izhodno in vhodno silo. IMA je razmerje med vhodno in izhodno razdaljo.
Dejanska mehanska prednost
Vsak tip stroja prenaša mehansko energijo, merilo njegove uporabnosti pa je razmerje med izhodno silo (FO) na vhodno silo (Fjaz). To razmerje je dejanska mehanična prednost:
AMA = \ frac {F_O} {F_I}
Če je to razmerje eno, mehanski stroj dejansko ne olajša opravljanja dela, lahko pa odda energijo v drugo smer. Primer takšnega stroja je polžasti pogon. Večina strojev ima AMA večjo od ene.
Idealna mehanska prednost
Ker je za premagovanje trenja potrebna določena količina vhodne sile, ki pa ni znana, je težko izmeriti dejansko mehansko prednost. Idealna mehanična prednost pa je preprosto razmerje med vhodno razdaljoDjazdo izhodne razdaljeDO.
IMA = \ frac {D_I} {D_O}
Za lažje delo uporabnika mora biti vhodna razdalja večja od izhodne razdalje, zato je to razmerje običajno večje od enote. Prav tako je večji od AMA, ker ne upošteva sil trenja, ki nasprotujejo gibanju.
IMA šestih vrst strojev
Vsi pravi stroji so kombinacija šestih preprostih strojev, metoda za izračun IMA pa se za vsakega razlikuje.
Ročica: Namestitev oporišča določa IMA za vzvod. Pri prvovrstnem vzvodu je tačka pod ročico in se nahaja na razdaljahDjazinDOod vhodnega oziroma izhodnega konca. Idealna mehansko-mehanska prednost je torej:
IMA = \ frac {D_I} {D_O}
Wheel in Axel: Z dvema koncentričnima kolesoma, ki se uporabljata skupaj, dobite mehansko prednost, če na večje pritisnete silo in na manjše povežete tovor. IMA za to ureditev je razmerje polmera večjega kolesaRna tistega manjšegar:
IMA = \ frac {R} {r}
Nagnjena ravnina:Mehanska prednost nagnjene ravnine se povečuje z zmanjšanjem naklona, a čeprav je za potiskanje potrebna manjša sila, se razdalja, ki jo potrebujete za potiskanje, poveča. Potisnite tovor v razdaljoLvzdolž pobočja, da ga dvignete v višinoh, in idealna mehanična prednost je:
IMA = \ frac {L} {h}
Klin: Kot nagnjena ravnina se sila, potrebna za potiskanje pod bremenom, povečuje z naklonom, toda razdalja, ki jo mora prehoditi klinLločiti površine, razdaljotpoveča:
IMA = \ frac {L} {t}
Vijak: Vijak je le krožno nagnjena ravnina. Z vsakim obračanjem vijaka ga zasukate na razdaljo, ki je enaka obsegu, da se premakne za razdaljoPv površino, kamor prodre. Če je premer vijačne gredid,mehanska prednost je:
IMA = \ frac {2 \ pi d} {P}
Jermenica: Mehanska prednost sistema jermenic je odvisna samo od števila vrvi, ki jih ima. Če je ta številkaN, potem
IMA = N
IMA = N