อะไรคือสองครอบครัวพื้นฐานของเครื่องจักรธรรมดา?

เครื่องจักรพื้นฐานสองตระกูลพื้นฐานคือตระกูลคันโยกและตระกูลระนาบเอียง ภายในตระกูลคันโยกมีคันโยกแบบธรรมดา รอก และล้อและเพลา ภายในกลุ่มระนาบเอียงคือระนาบเอียงธรรมดา ลิ่มและสกรู เครื่องจักรที่เรียบง่ายเหล่านี้สร้างความได้เปรียบทางกลเมื่อคุณใช้งาน เนื่องจากมันช่วยให้คุณออกแรงมากขึ้นโดยใช้พลังงานน้อยลงในการโหลดที่ปกติแล้วคุณไม่สามารถเคลื่อนที่ได้

•••Dynamic Graphics Group/Dynamic Graphics Group/Getty Images

ภาพประกอบที่ดีที่สุดของคันโยกที่เรียบง่ายคือกระดานหกที่คุณอาจพบในสนามเด็กเล่น ประกอบด้วยแพลตฟอร์มแคบยาวที่สมดุลบนจุดศูนย์กลาง แทนที่จะเป็นเด็กสองคนที่ใช้กระดานหก ลองนึกภาพว่าของที่คุณต้องการยกนั้นวางอยู่บนปลายข้างหนึ่งและคุณกดลงบนอีกข้างหนึ่ง ตำแหน่งของจุดหมุนเป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพของคันโยก ยิ่งจุดศูนย์กลางใกล้กับโหลดมากเท่าไหร่ คุณก็ยิ่งได้รับเลเวอเรจมากขึ้นเท่านั้น นี่คือเหตุผลที่ชะแลงมีรูปร่าง การโค้งงอเล็กๆ ที่ปลายชะแลงคือจุดศูนย์กลางในตำแหน่งที่ใกล้กับสิ่งของที่คุณต้องการงัดแงะให้ได้มากที่สุด

•••Jupiterimages/Photos.com/Getty Images

รอกเป็นเครื่องจักรง่ายๆ ที่ประกอบด้วยเชือกที่คุณดึงบนล้อ คุณติดเชือกด้านหนึ่งเข้ากับน้ำหนักบรรทุกที่คุณต้องการเคลื่อนย้าย และคุณดึงเชือกที่อีกด้านหนึ่งของล้อ หากคุณติดรอกเข้ากับวัตถุแข็ง เช่น ด้านข้างของอาคารหรือเพดาน สิ่งนี้จะสร้างรอกที่ตายตัวและข้อได้เปรียบทางกลของคุณคือหนึ่งเดียว ซึ่งหมายความว่าคุณต้องออกแรงมากเท่ากับน้ำหนักของบรรทุกเพื่อยกขึ้นจากพื้น หากคุณติดรอกเข้ากับน้ำหนักบรรทุกโดยตรง และคุณปล่อยให้รอกเคลื่อนไปตามเชือก รอกที่เคลื่อนย้ายได้นี้จะให้ข้อได้เปรียบทางกลตั้งแต่สองตัวขึ้นไป รอกแบบผสมคือการรวมกันของรอกแบบคงที่และแบบเคลื่อนย้ายได้

•••รูปภาพ Polka Dot / รูปภาพ Polka Dot / Getty

ด้วยล้อและเพลา คุณจะใช้แรงกับล้อ และแรงจะทวีคูณและถ่ายโอนไปยังเพลา ซึ่งจะหมุนและออกแรงไปยังวัตถุอื่น โดยปกติแล้วจะผ่านเชือก ตัวอย่างที่ดีที่สุดของเครื่องจักรที่เรียบง่ายนี้คือจักรยาน คุณเหยียบแป้นเหยียบด้านนอกด้วยเท้า ซึ่งจะส่งแรงไปยังเพลาและเกียร์ ซึ่งจะเคลื่อนล้อหลัง

•••รูปภาพ Tim Boyle / Getty ภาพข่าว / Getty

ทางลาดสำหรับรถเข็นเป็นตัวอย่างของเครื่องบินลาดเอียงธรรมดา ลองนึกภาพพยายามยกน้ำหนัก 150 ปอนด์ คนในรถเข็นสามฟุตในอากาศ มันคงเป็นเรื่องยากสำหรับคุณและเป็นไปไม่ได้สำหรับคนที่อยู่บนเก้าอี้ กระนั้น หากทางลาดยาวพอ คุณหรือคนในเก้าอี้รถเข็นสามารถดันเก้าอี้รถเข็นขึ้นจากพื้นได้สามฟุต ระนาบเอียงทำงานโดยเปลี่ยนแรงผลักในแนวนอนเป็นแรงยกแนวตั้ง คุณใช้พลังงานเท่าเดิมเพราะคุณต้องผลักรถเข็นให้ไกลจากทางลาด แต่ร่างกายของคุณจะไม่ต้องทนกับการยกรถเข็นขึ้นตรงๆ

•••รูปภาพ Thinkstock / Comstock / Getty

ลิ่มเป็นเครื่องจักรง่ายๆ ที่คุณใช้สำหรับการแยกโหลด เช่น ไม้หรือหิน เป็นอุปกรณ์สามเหลี่ยมยาวที่มีฐานแบนแคบ หลังจากวางจุดของลิ่มลงในรอยแยกในหินหรือไม้ คุณใช้ค้อนตีที่ขอบเรียบ แรงกดลงของตะลุมพุกแบ่งออกเป็นสองทิศทาง ตั้งฉากกับด้านข้างของลิ่ม ซึ่งทำให้โหลดแยกออก ใบขวานเป็นตัวอย่างของลิ่ม

•••Jupiterimages/Photos.com/Getty Images

สกรูเปลี่ยนแรงหมุนเป็นแรงเชิงเส้น ตัวอย่างเช่น เมื่อคุณขันสกรูเข้าไปในผนัง คุณต้องบิดไขควงเป็นวงกลม แต่สกรูจะเคลื่อนไปในแนวเส้นตรงลึกเข้าไปในผนัง หลักการเดียวกันนี้ใช้กับปากกาจับและฝาขวดโหล