Περιεχόμενο
- TL · DR (Πολύ μακρύ;
- Πραγματικό μηχανικό πλεονέκτημα
- Ιδανικό μηχανικό πλεονέκτημα
- IMA των έξι τύπων μηχανών
Παρόλο που μπορεί να σκεφτείτε ένα μηχάνημα ως πολύπλοκο σύστημα γραναζιών, ιμάντων κίνησης και κινητήρα, ο ορισμός που χρησιμοποιούν οι φυσικοί είναι πολύ πιο απλός. Μια μηχανή είναι απλά μια συσκευή που λειτουργεί και υπάρχουν μόνο έξι διαφορετικοί τύποι απλών μηχανών. Περιλαμβάνουν το μοχλό, την τροχαλία, τον τροχό και τον άξονα, τη βίδα, τη σφήνα και το κεκλιμένο επίπεδο. Η ικανότητα του μηχανήματος να δουλεύει εξαρτάται από δύο χαρακτηριστικά: το μηχανικό του πλεονέκτημα και την αποτελεσματικότητά του. Υπάρχουν δύο τύποι μηχανικών πλεονεκτημάτων. Το ιδανικό μηχανικό μηχανικό πλεονέκτημα υποθέτει τέλεια απόδοση που δεν λαμβάνει υπόψη την τριβή, ενώ το πραγματικό μηχανικό πλεονέκτημα.
TL · DR (Πολύ μακρύ;
Το AMA μιας απλής μηχανής είναι η αναλογία της εξόδου προς τις δυνάμεις εισόδου. Το IMA είναι ο λόγος της απόστασης εισόδου έως την απόσταση εξόδου.
Πραγματικό μηχανικό πλεονέκτημα
Οποιοσδήποτε τύπος μηχανής μεταδίδει μηχανική ενέργεια και ένα μέτρο της χρησιμότητάς του είναι η αναλογία της δύναμης εξόδου (FΟ) στη δύναμη εισόδου (FΕγώ). Αυτός ο λόγος είναι το πραγματικό μηχανικό πλεονέκτημα:
AMA = FΟ/ΦΑΕγώ
Εάν ο λόγος αυτός είναι ένας, η μηχανική μηχανή δεν διευκολύνει πραγματικά να κάνει μια δουλειά, αλλά μπορεί να μεταδώσει την ενέργεια σε μια διαφορετική κατεύθυνση. Ένα γρανάζι με σκουλήκι είναι ένα παράδειγμα μιας τέτοιας μηχανής. Οι περισσότερες μηχανές έχουν ένα AMA μεγαλύτερο από ένα.
Ιδανικό μηχανικό πλεονέκτημα
Επειδή μια ορισμένη ποσότητα δύναμης εισόδου είναι απαραίτητη για να ξεπεραστεί η τριβή και αυτή η ποσότητα είναι άγνωστη, μπορεί να είναι δύσκολο να μετρηθεί το πραγματικό μηχανικό πλεονέκτημα. Το ιδανικό μηχανικό πλεονέκτημα, από την άλλη πλευρά, είναι απλώς ο λόγος της απόστασης εισόδου ρεΕγώ στην απόσταση εξόδου ρεΟ.
IMA = DΕγώ/ΡΕΟ
Για να γίνει ευκολότερη η εργασία για τον χρήστη, η απόσταση εισόδου πρέπει να είναι μεγαλύτερη από την απόσταση εξόδου, οπότε ο λόγος αυτός είναι συνήθως μεγαλύτερος από έναν. Είναι επίσης μεγαλύτερο από το AMA, επειδή δεν λαμβάνει υπόψη δυνάμεις τριβής, οι οποίες αντιτίθενται στην κίνηση.
IMA των έξι τύπων μηχανών
Όλες οι πραγματικές μηχανές είναι ένας συνδυασμός των έξι απλών μηχανών και η μέθοδος υπολογισμού του IMA ποικίλλει για κάθε μία.
Μοχλός: Η τοποθέτηση του υπομοχλίου καθορίζει το IMA για ένα μοχλό. Σε μοχλό πρώτης κατηγορίας, το υπομόχλιο βρίσκεται κάτω από το μοχλό και βρίσκεται σε απόσταση ρεΕγώ και ρεΟ από την άκρο εισόδου και εξόδου αντίστοιχα. Το ιδανικό μηχανικό πλεονέκτημα είναι:
IMA = DΕγώ/ΡΕΟ
Τροχός και Axel: Με δύο ομόκεντρους τροχούς, όπως χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό, θα έχετε ένα μηχανικό πλεονέκτημα εφαρμόζοντας δύναμη στο μεγαλύτερο και συνδέοντας ένα φορτίο στο μικρότερο. Το ΙΜΑ για αυτή τη διάταξη είναι η αναλογία της ακτίνας του μεγαλύτερου τροχού R σε εκείνη του μικρότερου r:
IMA = R / r
Κλίση με κλίση: Το μηχανικό πλεονέκτημα ενός κεκλιμένου επιπέδου αυξάνεται καθώς μειώνεται η κλίση, αλλά παρόλο που απαιτείται μικρότερη δύναμη για την ώθηση, η απόσταση που πρέπει να ωθηθείτε αυξάνεται. Πατήστε το φορτίο σε απόσταση μεγάλο κατά μήκος της πλαγιάς για να την ανεβάσετε σε ύψος h, και το ιδανικό μηχανικό πλεονέκτημα είναι:
IMA = L / h
Σφήνα: Όπως ένα κεκλιμένο επίπεδο, η δύναμη που απαιτείται για να ωθηθεί κάτω από ένα φορτίο αυξάνεται με την κλίση, αλλά η απόσταση που χρειάζεται η σφήνα μεγάλο για να διαχωρίσετε τις επιφάνειες, την απόσταση t αυξήσεις:
IMA = L / t
Βίδα: Μια βίδα είναι απλά ένα κυκλικό κεκλιμένο επίπεδο. Με κάθε στροφή της βίδας, περιστρέφετε σε απόσταση ίση με την περιφέρεια για να την μετακινήσετε σε απόσταση Π στην επιφάνεια που διεισδύει. Εάν η διάμετρος του κοχλία είναι ρε, το μηχανικό πλεονέκτημα είναι:
IMA = 2πd / Ρ
Τροχαλία: Το μηχανικό πλεονέκτημα ενός συστήματος τροχαλιών εξαρτάται μόνο από τον αριθμό των σχοινιών που έχει. Αν είναι αυτός ο αριθμός Ν, έπειτα
ΙΜΑ = Ν