Хоча ви можете думати про машину як про складну систему шестерень, приводних ременів та двигуна, визначення фізиками набагато простіше. Машина - це просто пристрій, який працює, і існує всього шість різних типів простих машин. Вони включають важіль, шків, колесо і вісь, гвинт, клин і похилу площину. Здатність машини виконувати роботу залежить від двох характеристик: її механічної переваги та ефективності. Існує два типи механічних переваг. Ідеальна механічна механічна перевага передбачає ідеальну ефективність, яка не враховує тертя, тоді як фактична механічна перевага це робить.
TL; ДР (занадто довгий; Не читав)
AMA простої машини - це відношення вихідної сили до вхідних сил. IMA - це відношення вхідної відстані до вихідної відстані.
Фактичне механічне перевагу
Будь-який тип машини передає механічну енергію, і мірою її корисності є відношення вихідної сили (FО) до вхідної сили (FЯ). Цей коефіцієнт є фактичною механічною перевагою:
AMA = \ frac {F_O} {F_I}
Якщо це співвідношення одне, механічна машина насправді не полегшує виконання роботи, але вона може передавати енергію в іншому напрямку. Черв'ячний привід - приклад такої машини. У більшості машин AMA перевищує одиницю.
Ідеальне механічне перевага
Оскільки для подолання тертя потрібна певна кількість вхідної сили, і ця величина невідома, виміряти фактичну механічну перевагу може бути важко. З іншого боку, ідеальною механічною перевагою є просто співвідношення вхідної відстаніDЯна вихідну відстаньDО.
IMA = \ frac {D_I} {D_O}
Щоб полегшити роботу користувачеві, вхідна відстань повинна бути більше вихідної відстані, тому це співвідношення зазвичай більше одиниці. Він також більший за АМА, оскільки не враховує сили тертя, що протистоїть руху.
ІМА шести типів машин
Усі реальні машини - це комбінація шести простих машин, і метод розрахунку IMA різниться для кожного.
Важіль: Розміщення точки опори визначає IMA для важеля. У важелі першого класу точка опори знаходиться під важелем і розташована на відстаніDЯіDОвід вхідного та вихідного кінців відповідно. Таким чином, ідеальною механічною механічною перевагою є:
IMA = \ frac {D_I} {D_O}
Колесо і Аксель: З двома концентричними колесами, використовуваними спільно, ви отримуєте механічну перевагу, застосовуючи силу до більшого і приєднуючи вантаж до меншого. IMA для цього розташування є відношенням радіуса більшого колесаРдо меншогор:
IMA = \ frac {R} {r}
Похила площина:Механічна перевага похилої площини зростає із зменшенням нахилу, але, хоча для її просування потрібна менша сила, відстань, яку потрібно проштовхнути, збільшується. Відсуньте вантаж на відстаньLуздовж схилу, щоб підняти його на висотуh, а ідеальною механічною перевагою є:
IMA = \ frac {L} {год}
Клин: Як у похилій площині, сила, необхідна для штовхання її під вантажем, зростає зі схилом, але відстань, яку повинен пройти клинLдля розділення поверхонь, відстанітзбільшується:
IMA = \ frac {L} {t}
Гвинт: Гвинт - це просто кругла похила площина. З кожним поворотом гвинта ви обертаєте його на відстань, рівну колу, щоб перемістити його на відстаньPв поверхню вона проникає. Якщо діаметр гвинтового вала становитьd,механічна перевага:
IMA = \ frac {2 \ pi d} {P}
Шків: Механічна перевага шківної системи залежить лише від кількості мотузок, які вона має. Якщо це число єN, тоді
IMA = N
IMA = N