Innehåll
- TL; DR (för lång; läste inte)
- Faktisk mekanisk fördel
- Ideal Mekanisk fördel
- IMA av de sex typerna av maskiner
Även om du kanske tänker på en maskin som ett komplext system med växlar, drivrem och och en motor, är definitionen som fysiker använder mycket enklare. En maskin är helt enkelt en enhet som fungerar och det finns bara sex olika typer av enkla maskiner. De inkluderar spaken, remskivan, hjulet och axeln, skruven, kilen och det lutande planet. Maskinens förmåga att utföra arbete beror på två egenskaper: dess mekaniska fördel och dess effektivitet. Det finns två typer av mekanisk fördel. Den ideala mekaniska mekaniska fördelen förutsätter perfekt verkningsgrad som inte står för friktion, medan den faktiska mekaniska fördelen gör det.
TL; DR (för lång; läste inte)
AMA för en enkel maskin är förhållandet mellan utgång och ingångskrafterna. IMA är förhållandet mellan ingångsavstånd och utgångsavstånd.
Faktisk mekanisk fördel
Varje typ av maskin överför mekanisk energi, och ett mått på dess användbarhet är förhållandet mellan utgångskraften (FO) till ingångskraften (Fjag). Detta förhållande är den faktiska mekaniska fördelen:
AMA = FO/ Fjag
Om detta förhållande är en, gör den mekaniska maskinen det inte lättare att göra ett jobb, men det kan överföra energin i en annan riktning. En maskdrivväxel är ett exempel på en sådan maskin. De flesta maskiner har en AMA större än en.
Ideal Mekanisk fördel
Eftersom en viss mängd ingångskraft behövs för att övervinna friktion, och denna mängd är okänd, kan det vara svårt att mäta faktiska mekaniska fördelar. Å andra sidan är den perfekta mekaniska fördelen helt enkelt förhållandet mellan ingångsavståndet Djag till utgångsavståndet DO.
IMA = Djag/ DO
För att underlätta arbetet för användaren bör ingångsavståndet vara större än utgångsavståndet, så detta förhållande är vanligtvis större än ett. Det är också större än AMA, eftersom det inte tar friktionskrafter, som motsätter sig rörelse, beaktar.
IMA av de sex typerna av maskiner
Alla verkliga maskiner är en kombination av de sex enkla maskinerna, och metoden för beräkning av IMA varierar för varje.
Spak: Placering av stödjusteringen bestämmer IMA för en spak. I en förstklassig spak är hjulet under spaken och placerade avstånd Djag och DO från ingångs- och utgångsändarna. Den ideala mekaniska mekaniska fördelen är således:
IMA = Djag/ DO
Hjul och Axel: Med två koncentriska hjul, som används i kombination, får du en mekanisk fördel genom att utöva kraft på den större och ansluta en last till den mindre. IMA för detta arrangemang är förhållandet mellan radien för det större hjulet R till den för den mindre r:
IMA = R / r
Lutande plan: Den mekaniska fördelen med ett lutande plan ökar när lutningen minskar, men även om en mindre kraft behövs för att trycka på det ökar avståndet du behöver för att trycka det. Tryck lasten ett avstånd L längs sluttningen för att höja den till en höjd hoch den ideala mekaniska fördelen är:
IMA = L / h
Kil: Som ett lutande plan ökar kraften för att pressa den under en belastning med sluttningen, men avståndet som kilen behöver gå L att separera ytorna, avståndet t ökningar:
IMA = L / t
Skruva: En skruv är bara ett cirkulärt lutande plan. Med varje varv på skruven roterar du den ett avstånd lika med omkretsen för att flytta den ett avstånd P in i ytan den tränger igenom. Om skruvaxelns diameter är d, den mekaniska fördelen är:
IMA = 2πd / P
Remskiva: Den mekaniska fördelen med ett remskivsystem beror bara på antalet linor det har. Om det numret är Ndå
IMA = N