Съдържание
- TL; DR (Твърде дълго; Не четях)
- Действително механично предимство
- Идеално механично предимство
- IMA на шестте вида машини
Въпреки че може да мислите за машина като за сложна система от зъбни колела, задвижващи колани и двигател, определението, което физиците използват е много по-просто. Машината е просто устройство, което върши работа и има само шест различни типа прости машини. Те включват лоста, шайбата, колелото и оста, винтът, клинът и наклонената равнина. Способността на машината да върши работа зависи от две характеристики: нейното механично предимство и нейната ефективност. Има два вида механично предимство. Идеалното механично механично предимство предполага перфектна ефективност, която не отчита триенето, докато действителното механично предимство има.
TL; DR (Твърде дълго; Не четях)
AMA на обикновена машина е съотношението на мощността и входните сили. IMA е отношението между входното разстояние и изходното разстояние.
Действително механично предимство
Всеки тип машина предава механична енергия и мярка за нейната полезност е съотношението на изходната сила (FО) към входната сила (Fаз). Това съотношение е действителното механично предимство:
AMA = FО/ Fаз
Ако това съотношение е едно, механичната машина всъщност не улеснява работата, но може да предава енергията в друга посока. Пример за такава машина е червячно задвижване. Повечето машини имат AMA по-голяма от една.
Идеално механично предимство
Тъй като определено количество от входната сила е необходимо за преодоляване на триенето и това количество не е известно, може да бъде трудно да се измери действителното механично предимство. От друга страна, идеалното механично предимство е просто съотношението на входното разстояние даз до изходното разстояние дО.
IMA = Dаз/ДО
За да се улесни работата на потребителя, входното разстояние трябва да бъде по-голямо от изходното разстояние, така че това съотношение обикновено е по-голямо от единица. Той също е по-голям от AMA, тъй като не взема предвид силите на триене, които се противопоставят на движението.
IMA на шестте вида машини
Всички истински машини са комбинация от шестте прости машини и методът за изчисляване на IMA варира за всяка.
лост: Поставянето на опорната точка определя IMA за лост. При първокласен лост опорната точка е под лоста и е разположена на разстояния даз и дО от входния и изходния край съответно. Идеалното механично механично предимство е:
IMA = Dаз/ДО
Колело и Аксел: С две концентрични колела, използвани във връзка, получавате механично предимство, като прилагате сила към по-голямото и свързвате товар към по-малкия. IMA за тази подредба е съотношението на радиуса на по-голямото колело R към този на по-малкия R:
IMA = R / r
Наклонена равнина: Механичното предимство на наклонена равнина се увеличава с намаляването на наклона, но въпреки че е необходима по-малка сила, за да го натиснете, разстоянието, което трябва да го натиснете, се увеличава. Натиснете товара на разстояние L по склона, за да го повдигнете на височина з, а идеалното механично предимство е:
IMA = L / h
Клин: Подобно на наклонена равнина, силата, необходима за натискането му под товар, нараства с наклона, но разстоянието, което клинът трябва да измине L за разделяне на повърхностите, разстоянието т се увеличава:
IMA = L / t
винт: Винтът е само кръгла наклонена равнина. С всяко завъртане на винта го завъртате на разстояние, равно на обиколката, за да го преместите на разстояние P в повърхността, която прониква. Ако диаметърът на винтовия вал е д, механичното предимство е:
IMA = 2πd / P
ролка: Механичното предимство на шайбата зависи само от броя на въжетата, които има. Ако това число е н, тогава
IMA = N