Enkla maskiner ger mekaniska fördelar. I enklare termer förenklar enkla maskiner arbetet genom att öka mängden arbete med en viss ansträngning eller genom att minska mängden ansträngning som krävs för att göra samma arbete. Arbete är per definition lika med kraft gånger avstånd. Den enkla maskinen som kallas en hävarm finns i tre varianter, som var och en utför arbete genom att öka effektiviteten hos en applicerad kraft.
TL; DR (för lång; Läste inte)
Exempel på hävstänger i vardagen inkluderar tippare, skottkärror, sax, tång, flaska öppnare, moppar, kvastar, spader, nötknäppare och sportutrustning som basebollträn, golfklubbar och hockey pinnar. Även din arm kan fungera som en spak.
Arbete, kraft och distans
Arbetet som utförs av hävarmar ändrar vanligtvis riktningen på den applicerade kraften, avståndet och hastigheten på rörelsen som produceras av den applicerade kraften eller den effektiva styrkan hos den applicerade kraften. Hävarmar använder en stapel för att överföra en ansträngning (applicerad kraft) genom en stödpunkt (fokuserad punkt) till en last eller motstånd. De relativa positionerna för dessa tre element i en spak avgör om spaken är a förstklassig eller första ordens spak, en andra klass eller andra ordens spak eller en tredje klass eller tredje ordningens spak.
Första klassens spakar
Förstklassiga (även kallade första ordning) spakar har den applicerade kraften på ena sidan av stödpunkten och belastningen eller motståndet på den andra sidan av stödpunkten. Att flytta stödpunkten närmare laständen ökar kraftens effektivitet från ansträngningsänden. Dessa typer av spakar kan vara de lättast kända spakarna.
Andra klassens spakar
Andra klassens (eller andra ordning) spakar har den påtryckta kraften i ena änden av spaken och stödpunkten på andra sidan av spaken. Belastningen eller motståndet ligger mellan stödpunkten och den applicerade kraften.
Tredje klassens hävstänger
Tredje klassens (eller tredje ordning) spakar har belastningen i ena änden av spaken och stödpunkten i den andra änden av spaken. Den applicerade kraften uppträder mellan lasten och stödpunkten.
Tio typer av spakar
Första = Exempel på klassspak
En gungbräda eller en tippare kan vara den vanligaste förstagångsspaken. Ryttarens nedåtriktade kraft i ena änden av gungbrädet översätter sig över styrpunkten för att lyfta ryttaren i andra änden. Att flytta stödpunkten närmare en större åkare ökar kraften från en mindre åkare.
Sax är en annan vanlig första ordens spak. Handtagen applicerar kraften eller ansträngningen, skruven som förbinder de båda sidorna bildar stödpunkten och kraften som överförs till knivarna gör att saxen kan klippas.
Precis som en sax fungerar en tång som förstagångsspak genom att använda en kraft i handtagen. Den gångjärnsbara mitten fungerar som ett stödpunkt och belastningen eller motståndet uppstår mellan tänderna på tången.
Andra klasssspaksexempel
Skottkärror är exempel på andra ordningens spakar. Hjulet fungerar som stödpunkten. Den applicerade kraften uppträder vid handtagen. Lasten ligger naturligtvis mellan kraften och stödpunkten.
En klassisk handhållen nötknäppare är också en andra ordningens spak. Den gångjärnsänden fungerar som stödpunkten. Kraften som appliceras på ändarna på handtagen spricker muttern (belastningen) som ligger mellan.
En handhållen flasköppnare fungerar som en andra ordens spak. Kraft appliceras i ena änden av öppnaren i ett försök att övervinna motståndet hos flasklocken. Stödpunkten ligger i slutet av öppnaren och vilar på flasklocken.
Exempel på tredje klass spak
Tredje ordningens spakar inkluderar många typer av sportutrustning, inklusive basebollträn, golfklubbar och hockeyklubbar. Du håller dessa med båda händerna, men den ena håller bara föremålet medan den andra använder mer kraft. Så, alla tre av dessa exempel har stödpunkten i ena änden, där en av dina händer håller spaken (vilket betyder klubben, stick och så vidare). Den applicerade kraften inträffar nära stödpunkten, där din andra hand anstränger sig så att kraften rör sig motsatta änden av föremålet och överför kraften till baseboll, golfboll eller hockeypuck.
Att lyfta ett äpple använder en tredje ordningens spak - din arm! Armbågen fungerar som stödpunkten, den applicerade kraften kommer från musklerna och äpplet eller lasten lyfts.
En spade fungerar som en tredje ordens spak. Liksom hockeyklubben fungerar handen närmast änden som utgångspunkten, sekundvisaren ger ansträngning och spadeänden lyfter och flyttar lasten.
Kvastar och moppar fungerar också som tredje ordningens spakar. Överhanden fungerar som stödpunkt, den nedre handen ger kraft och kvasten eller moppänden trycker mot motståndet från smuts och golv.