Zawartość
- TL; DR (Too Long; Didnt Read)
- Rzeczywista przewaga mechaniczna
- Idealna przewaga mechaniczna
- IMA sześciu rodzajów maszyn
Chociaż możesz myśleć o maszynie jako o złożonym systemie kół zębatych, pasów napędowych i silnika, definicja, której używają fizycy, jest znacznie prostsza. Maszyna to po prostu urządzenie, które działa, a istnieje tylko sześć różnych rodzajów prostych maszyn. Obejmują one dźwignię, koło pasowe, koło i oś, śrubę, klin i pochyłą płaszczyznę. Zdolność maszyny do pracy zależy od dwóch cech: jej przewagi mechanicznej i wydajności. Istnieją dwa rodzaje zalet mechanicznych. Idealna mechaniczna przewaga mechaniczna zakłada doskonałą wydajność, która nie uwzględnia tarcia, podczas gdy rzeczywista przewaga mechaniczna tak.
TL; DR (Too Long; Didnt Read)
AMA prostej maszyny to stosunek mocy wyjściowej do sił wejściowych. IMA to stosunek odległości wejściowej do odległości wyjściowej.
Rzeczywista przewaga mechaniczna
Każdy typ maszyny przenosi energię mechaniczną, a miarą jej przydatności jest stosunek siły wyjściowej (FO) do siły wejściowej (Fja). Ten stosunek jest faktyczną zaletą mechaniczną:
AMA = F.O/FAja
Jeśli ten stosunek wynosi jeden, maszyna mechaniczna faktycznie nie ułatwia wykonywania pracy, ale może przekazywać energię w innym kierunku. Przekładnia ślimakowa jest przykładem takiej maszyny. Większość maszyn ma AMA większą niż jeden.
Idealna przewaga mechaniczna
Ponieważ pewna ilość siły wejściowej jest potrzebna do pokonania tarcia, a ta ilość jest nieznana, pomiar rzeczywistej przewagi mechanicznej może być trudny. Natomiast idealną zaletą mechaniczną jest po prostu stosunek odległości wejściowej reja do odległości wyjściowej reO.
IMA = Dja/REO
Aby ułatwić pracę użytkownikowi, odległość wejściowa powinna być większa niż odległość wyjściowa, więc stosunek ten jest zwykle większy niż jeden. Jest także większy niż AMA, ponieważ nie bierze pod uwagę sił tarcia, które przeciwstawiają się ruchowi.
IMA sześciu rodzajów maszyn
Wszystkie prawdziwe maszyny to kombinacja sześciu prostych maszyn, a metoda obliczania IMA jest różna dla każdej z nich.
Dźwignia: Umieszczenie punktu podparcia określa IMA dla dźwigni. W dźwigni pierwszej klasy punkt podparcia znajduje się pod dźwignią i znajduje się w odległości reja i reO odpowiednio od wejścia i wyjścia. Idealną mechaniczną zaletą mechaniczną jest zatem:
IMA = Dja/REO
Koło i Axel: Dzięki dwóm koncentrycznym kołom, w połączeniu z nimi, uzyskujesz przewagę mechaniczną poprzez przyłożenie siły do większego i połączenie obciążenia z mniejszym. IMA dla tego układu jest stosunkiem promienia większego koła R do mniejszego r:
IMA = R / r
Równia pochyła: Przewaga mechaniczna pochyłej płaszczyzny wzrasta wraz ze spadkiem nachylenia, ale nawet jeśli potrzebna jest mniejsza siła, aby ją popchnąć, odległość, którą trzeba popchnąć, wzrasta. Popchnij ładunek na odległość L. wzdłuż stoku, aby podnieść go na wysokość h, a idealną zaletą mechaniczną jest:
IMA = l / h
Klin: Podobnie jak nachylona płaszczyzna, siła potrzebna do popchnięcia jej pod obciążeniem wzrasta wraz ze spadkiem, ale odległość, którą klin musi pokonać L. aby oddzielić powierzchnie, odległość t zwiększa:
IMA = L / t
Wkręt: Śruba jest tylko kołową pochyłą płaszczyzną. Z każdym obrotem śruby obracasz ją na odległość równą obwodowi, aby przesunąć ją na odległość P. w powierzchnię przenika. Jeśli średnica wału śruby wynosi re, zaletą mechaniczną jest:
IMA = 2πd / P
Krążek linowy: Przewaga mechaniczna układu koła pasowego zależy tylko od liczby lin. Jeśli ten numer to N., następnie
IMA = N