Bir makineyi karmaşık dişliler, tahrik kayışları ve bir motor sistemi olarak düşünebilseniz de, fizikçilerin kullandığı tanım çok daha basittir. Bir makine basitçe çalışan bir cihazdır ve sadece altı farklı basit makine türü vardır. Kol, kasnak, tekerlek ve aks, vida, kama ve eğik düzlemi içerirler. Makinenin iş yapabilme yeteneği iki özelliğe bağlıdır: mekanik avantajı ve verimliliği. İki tür mekanik avantaj vardır. İdeal mekanik avantaj, gerçek mekanik avantaj sağlarken, sürtünmeyi hesaba katmayan mükemmel verimliliği varsayar.
TL; DR (Çok Uzun; Okumadım)
Basit bir makinenin AMA'sı, çıktının girdi kuvvetlerine oranıdır. IMA, giriş mesafesinin çıkış mesafesine oranıdır.
Gerçek Mekanik Avantaj
Herhangi bir makine türü mekanik enerjiyi iletir ve kullanışlılığının bir ölçüsü çıkış kuvvetinin oranıdır (FÖ) giriş kuvvetine (Fben). Bu oran gerçek mekanik avantajdır:
AMA=\frac{F_O}{F_I}
Bu oran bir ise, mekanik makine aslında bir işi kolaylaştırmaz, ancak enerjiyi farklı bir yöne iletebilir. Bir sonsuz tahrik dişlisi, böyle bir makinenin bir örneğidir. Çoğu makinenin birden fazla AMA'sı vardır.
İdeal Mekanik Avantaj
Sürtünmenin üstesinden gelmek için belirli bir miktar giriş kuvvetine ihtiyaç duyulduğundan ve bu miktar bilinmediğinden, gerçek mekanik avantajı ölçmek zor olabilir. İdeal mekanik avantaj ise basitçe giriş mesafesinin oranıdır.Dbençıkış mesafesineDÖ.
IMA=\frac{D_I}{D_O}
Kullanıcının işini kolaylaştırmak için giriş mesafesi çıkış mesafesinden daha büyük olmalıdır, bu nedenle bu oran genellikle birden büyüktür. Aynı zamanda AMA'dan daha büyüktür, çünkü harekete karşı çıkan sürtünme kuvvetlerini hesaba katmaz.
Altı Tip Makinenin IMA'sı
Tüm gerçek makineler altı basit makinenin birleşimidir ve IMA hesaplama yöntemi her biri için değişir.
Kaldıraç: Dayanak noktasının yerleşimi, bir kaldıraç için IMA'yı belirler. Birinci sınıf bir kaldıraçta, dayanak kolun altındadır ve mesafeler bulunur.DbenveDÖsırasıyla giriş ve çıkış uçlarından. İdeal mekanik mekanik avantaj şu şekildedir:
IMA=\frac{D_I}{D_O}
Tekerlek ve Aks: Birlikte kullanıldığı şekliyle iki eş merkezli tekerlek ile, büyük olana kuvvet uygulayarak ve küçük olana bir yük bağlayarak mekanik bir avantaj elde edersiniz. Bu düzenleme için IMA, daha büyük tekerleğin yarıçapının oranıdır.$küçük olanar:
IMA=\frac{R}{r}
Eğik düzlem:Eğimli bir düzlemin mekanik avantajı, eğim azaldıkça artar, ancak onu itmek için daha küçük bir kuvvete ihtiyaç duyulsa da, onu itmeniz gereken mesafe artar. Yükü bir mesafeye itinLbir yüksekliğe çıkarmak için eğim boyuncah, ve ideal mekanik avantaj:
IMA=\frac{L}{h}
kama: Eğik bir düzlem gibi, onu bir yük altında itmek için gereken kuvvet eğimle birlikte artar, ancak kamanın gitmesi gereken mesafeLyüzeyleri ayırmak için, mesafetartışlar:
IMA=\frac{L}{t}
Vida: Bir vida sadece dairesel bir eğik düzlemdir. Vidanın her dönüşünde, onu bir mesafeye taşımak için çevresine eşit bir mesafe döndürürsünüz.Pnüfuz ettiği yüzeye çıkar. Vida milinin çapı iseg,mekanik avantaj:
IMA=\frac{2\pi d}{P}
Kasnak: Bir makara sisteminin mekanik avantajı sadece sahip olduğu halat sayısına bağlıdır. bu sayı iseN, sonra
IMA=N
IMA = N