Obsah
- TL; DR (príliš dlho; neprečítané)
- Skutočná mechanická výhoda
- Ideálne mechanické výhody
- IMA šiestich typov strojov
Aj keď si môžete myslieť, že stroj je komplexný systém ozubených kolies, hnacích remeňov a motora, je definícia, ktorú používajú fyzici, omnoho jednoduchšia. Stroj je jednoducho zariadenie, ktoré funguje a existuje iba šesť rôznych typov jednoduchých strojov. Zahŕňajú páku, remenicu, koleso a nápravu, skrutku, klin a naklonenú rovinu. Schopnosť stroja vykonávať prácu závisí od dvoch charakteristík: jeho mechanická výhoda a účinnosť. Existujú dva typy mechanických výhod. Ideálna mechanická mechanická výhoda predpokladá dokonalú účinnosť, ktorá nezohľadňuje trenie, zatiaľ čo skutočná mechanická výhoda áno.
TL; DR (príliš dlho; neprečítané)
AMA jednoduchého stroja je pomer výstupných a vstupných síl. IMA je pomer vstupnej vzdialenosti k výstupnej vzdialenosti.
Skutočná mechanická výhoda
Akýkoľvek typ stroja prenáša mechanickú energiu a miera jeho užitočnosti je pomer výstupnej sily (FO) na vstupnú silu (Fja). Tento pomer predstavuje skutočnú mechanickú výhodu:
AMA = FO/ Fja
Ak je tento pomer jeden, mechanický stroj v skutočnosti neuľahčuje prácu, ale môže prenášať energiu iným smerom. Príkladom takého stroja je šneková prevodovka. Väčšina strojov má AMA väčšiu ako jedna.
Ideálne mechanické výhody
Pretože na prekonanie trenia je potrebné určité množstvo vstupnej sily a táto hodnota nie je známa, môže byť ťažké zmerať skutočnú mechanickú výhodu. Naproti tomu ideálna mechanická výhoda je jednoducho pomer vstupnej vzdialenosti Dja na výstupnú vzdialenosť DO.
IMA = Dja/ DO
Aby sa uľahčila práca pre používateľa, vstupná vzdialenosť by mala byť väčšia ako výstupná vzdialenosť, takže tento pomer je zvyčajne väčší ako jeden. Je tiež väčší ako AMA, pretože nezohľadňuje trecie sily, ktoré pôsobia proti pohybu.
IMA šiestich typov strojov
Všetky skutočné stroje sú kombináciou šiestich jednoduchých strojov a spôsob výpočtu IMA sa u každého z nich líši.
páka: Umiestnenie osi otáčania určuje IMA pre páku. V páke prvej triedy je otočný čap pod pákou a nachádza sa v nej vzdialenosti Dja a DO zo vstupného a výstupného konca. Ideálna mechanická mechanická výhoda je teda:
IMA = Dja/ DO
Koleso a náprava: S dvoma sústrednými kolesami, ako sa používajú v spojení, získate mechanickú výhodu pôsobením sily na väčšie a pripojením nákladu na menšie. IMA pre toto usporiadanie je pomer polomeru väčšieho kolesa R k tomu menšiemu r:
IMA = R / r
Naklonená rovina: Mechanická výhoda naklonenej roviny sa zväčšuje so zmenšujúcim sa sklonom, ale aj keď na jej tlačenie je potrebná menšia sila, zväčšuje sa vzdialenosť, ktorú potrebujete na tlačenie. Zatlačte náklad o vzdialenosť L pozdĺž svahu, aby ste ho zdvihli do výšky hoda ideálna mechanická výhoda je:
IMA = L / h
klin: Rovnako ako naklonená rovina sa sila potrebná na jej zatlačenie pod zaťažením zvyšuje so sklonom, ale vzdialenosť, ktorú musí klin dosiahnuť, L na oddelenie povrchov vzdialenosť T zvyšuje:
IMA = l / t
skrutka: Skrutka je iba kruhová naklonená rovina. Pri každom otočení skrutky ju otočíte o vzdialenosť rovnajúcu sa obvodu, aby ste ju posunuli o vzdialenosť P do povrchu preniká. Ak je priemer hriadeľa skrutky d, mechanická výhoda je:
IMA = 2πd / P
kladka: Mechanická výhoda systému remeníc závisí iba od počtu lán, ktoré má. Ak je toto číslo N, potom
IMA = N