Indhold
- TL; DR (for lang; læste ikke)
- Faktisk mekanisk fordel
- Ideel mekanisk fordel
- IMA af de seks typer maskiner
Selvom du måske tænker på en maskine som et komplekst system med gear, drivremme og og en motor, er definitionen, som fysikere bruger, meget enklere. En maskine er simpelthen en enhed, der fungerer, og der er kun seks forskellige typer enkle maskiner. De inkluderer håndtaget, remskiven, hjulet og akslen, skruen, kilen og det skrå plan. Maskinens evne til at udføre arbejde afhænger af to egenskaber: dens mekaniske fordel og dens effektivitet. Der er to typer mekanisk fordel. Den ideelle mekaniske mekaniske fordel antager perfekt effektivitet, som ikke tager højde for friktion, mens den faktiske mekaniske fordel gør det.
TL; DR (for lang; læste ikke)
En simpel maskins AMA er forholdet mellem output og input kræfter. IMA er forholdet mellem indgangsafstand og udgangsafstand.
Faktisk mekanisk fordel
Enhver maskintype overfører mekanisk energi, og et mål for dets anvendelighed er forholdet mellem udgangskraften (FO) til indgangskraften (Fjeg). Dette forhold er den faktiske mekaniske fordel:
AMA = FO/ Fjeg
Hvis dette forhold er et, gør den mekaniske maskine det faktisk ikke lettere at udføre et job, men det overfører muligvis energien i en anden retning. Et ormdrev er et eksempel på en sådan maskine. De fleste maskiner har en AMA, der er større end én.
Ideel mekanisk fordel
Da en vis mængde af indgangskraften er nødvendig for at overvinde friktion, og denne mængde er ukendt, kan det være vanskeligt at måle den faktiske mekaniske fordel. På den anden side er den ideelle mekaniske fordel simpelthen forholdet mellem indgangsafstanden Djeg til outputafstanden DO.
IMA = Djeg/ DO
For at gøre arbejdet lettere for brugeren skal inputafstanden være større end outputafstanden, så dette forhold er normalt større end et. Det er også større end AMA, fordi det ikke tager friktionskræfter, som er imod bevægelse, i betragtning.
IMA af de seks typer maskiner
Alle ægte maskiner er en kombination af de seks enkle maskiner, og metoden til beregning af IMA varierer for hver.
Håndtag: Placeringen af hjørnepunktet bestemmer IMA for en håndtag. I et førsteklasses greb er hjulet under håndtaget og placeret afstande Djeg og DO fra henholdsvis input og output ender. Den ideelle mekaniske mekaniske fordel er således:
IMA = Djeg/ DO
Hjul og aksel: Med to koncentriske hjul, som brugt i forbindelse, får du en mekanisk fordel ved at udøve kraft på den større og forbinde en last til den mindre. IMA for dette arrangement er forholdet mellem radius for det større hjul R til den for den mindre r:
IMA = R / r
Skråplan: Den mekaniske fordel ved et skråt plan øges, når skråningen falder, men selvom en mindre kraft er nødvendig for at skubbe det, øges afstanden, du har brug for for at skubbe den. Skub lasten en afstand L langs skråningen for at hæve den til en højde h, og den ideelle mekaniske fordel er:
IMA = L / h
Wedge: Som et skråt plan øges kraften, der kræves for at skubbe den under en belastning med skråningen, men afstanden, som kilen skal gå L at adskille overfladerne, afstanden t stiger:
IMA = L / t
Skrue: En skrue er bare et cirkulært skråt plan. Ved hver drejning af skruen drejer du den i en afstand, der er lig med omkredsen for at flytte den på afstand P ind i overfladen trænger den ind. Hvis diameteren af skrueakslen er d, den mekaniske fordel er:
IMA = 2πd / P
Remskive: Den mekaniske fordel ved et remskivesystem afhænger kun af antallet af reb, det har. Hvis dette nummer er N, derefter
IMA = N