О одвијачу обично не мислите као о точку и осовини, али то је оно што јесте. Точак и осовина су једна од једноставних машина, која укључује полуге, нагнуте равни, клинове, ременице и завртње. Свима њима је заједничко то што вам омогућавају да измените силу потребну за извршавање задатка променом удаљености кроз коју примените силу.
Израчунавање механичке предности точка и осовине
Да би се квалификовали као једноставна машина, точак и осовина морају бити трајно повезани, а точак по дефиницији има већи радијусР.од полупречника осовинер. Када окренете точак кроз потпуни обртај, осовина се такође окреће кроз један потпуни обрт, а тачка на точку пређе удаљеност 2πР.док тачка на осовини пређе растојање 2πр.
РадВморате да померите тачку на точку кроз потпуну револуцију једнаку сили коју применитеФР. пута раздаљине коју тачка премешта. Рад је енергија и енергија се мора сачувати, па зато што се тачка на осовини помера мању удаљеност, сила која се на њу вршиФр мора бити већа.
Математички однос је:
В = Ф_р × 2πр / \ тхета = Ф_Р × 2πР / \ тхета
Гдеθје угао за који је точак окренут.
И стога:
\ фрац {Ф_р} {Ф_Р} = \ фрац {Р} {р}
Како израчунати силу користећи механичку предност
КоефицијентР./рје идеална механичка предност система точкова и осовина. Ово вам говори да се у одсуству трења сила коју примените на точак увећава за фактор одР./рна осовини. То плаћате померањем тачке на точку на већу удаљеност. Однос растојања је такођеР./р.
Пример:Претпоставимо да Пхиллипсов вијак возите одвијачем који има ручку пречника 4 цм. Ако је врх одвијача пречник 1 мм, која је механичка предност? Ако на дршку примените силу од 5 Н, коју силу одвијач одвија на вијак?
Одговор:Радијус ручке одвијача је 2 цм (20 мм), а врх врха 0,5 мм. Механичка предност одвијача је 20 мм / 0,5 мм = 40. Када на дршку примените силу од 5 Н, одвијач примењује силу од 200 Н на вијак.
Неки примери точака и осовина
Када користите одвијач, на точак примените релативно малу силу, а осовина то преводи у много већу силу. Остали примери машина које то раде су кваке, зауставни вентили, водени точкови и ветротурбине. Можете и да примените велику силу на осовину и искористите већи радијус точка. То је идеја која стоји иза аутомобила и бицикала.
Иначе, однос брзине точка и осовине повезан је са његовом механичком предношћу. Узмите у обзир да тачка "а" на осовини прави потпуну револуцију (2πр) је исто време када тачка "в" на точку направи револуцију (2πР.). Брзина тачкеВ.а је 2πр/т, и брзина тачкеВ.в је 2πР./т. ПодјелаВ.в од странеВ.а и уклањање заједничких фактора даје следећи однос:
\ фрац {В_в} {В_а} = \ фрац {Р} {р}
Пример:Колико брзо мора да се заврти осовина аутомобила од 6 инча да би аутомобил кренуо 50 км / х ако је пречник точкова 24 инча?
Одговор:Са сваком ротацијом точка, аутомобил путује 2πР.= 2 × 3,14 × 2 = 12,6 стопа. Аутомобил вози 50 мпх, што је 73,3 стопе у секунди. Према томе, точак прави 73,3 / 12,6 = 5,8 обртаја у секунди. С обзиром да је механичка предност система точкова и осовина 4 инча = 6 инча = 4, осовина чини23,2 окретаја у секунди.