Sisältö
- TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
- Todellinen mekaaninen etu
- Ihanteellinen mekaaninen etu
- Kuuden tyyppisten koneiden IMA
Vaikka saatat ajatella konetta monimutkaisena vaihde-, käyttöhihna- ja moottorijärjestelmänä, fyysikoiden määritelmä on paljon yksinkertaisempi. Kone on yksinkertaisesti toimiva laite, ja yksinkertaisia koneita on vain kuusi erityyppistä. Ne sisältävät vivun, hihnapyörän, pyörän ja akselin, ruuvin, kiilan ja kaltevan tason. Koneen kyky tehdä työtä riippuu kahdesta ominaisuudesta: sen mekaanisesta eduesta ja tehokkuudesta. Mekaanisia etuja on kahta tyyppiä. Ihanteellinen mekaaninen mekaaninen etu edellyttää täydellistä tehokkuutta, joka ei ota huomioon kitkaa, kun taas todellinen mekaaninen etu.
TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
Yksinkertaisen koneen AMA on lähtö- ja tulosuhteiden välinen suhde. IMA on syöttöetäisyyden ja lähtöetäisyyden välinen suhde.
Todellinen mekaaninen etu
Minkä tahansa tyyppinen kone välittää mekaanista energiaa, ja sen käyttökelpoisuuden mitta on lähtövoiman suhde (FO) tulovoimaan (Fminä). Tämä suhde on todellinen mekaaninen etu:
AMA = FO/ Fminä
Jos tämä suhde on yksi, mekaaninen kone ei todellakaan helpota työn tekemistä, mutta se voi siirtää energiaa toiseen suuntaan. Matoja käyttävä vaihde on esimerkki tällaisesta koneesta. Useimmissa koneissa AMA on suurempi kuin yksi.
Ihanteellinen mekaaninen etu
Koska kitkan voittamiseksi tarvitaan tietty määrä syöttövoimaa ja tätä määrää ei tunneta, voi olla vaikea mitata todellista mekaanista etua. Toisaalta ihanteellinen mekaaninen etu on yksinkertaisesti syöttöetäisyyden suhde Dminä lähtöetäisyyteen DO.
IMA = Dminä/ DO
Työn helpottamiseksi käyttäjälle syöttöetäisyyden tulisi olla suurempi kuin lähtöetäisyys, joten tämä suhde on yleensä suurempi kuin yksi. Se on myös suurempi kuin AMA, koska siinä ei oteta huomioon kitkaa aiheuttavia voimia, jotka vastustavat liikettä.
Kuuden tyyppisten koneiden IMA
Kaikki oikeat koneet ovat yhdistelmä kuudesta yksinkertaisesta koneesta, ja IMA: n laskutapa vaihtelee jokaisessa.
Vipu: Tukikorvakkeen sijoitus määrää vivun IMA: n. Ensimmäisen luokan vivussa tukipiste on vivun alla ja se sijaitsee etäisyyksillä Dminä ja DO tulo- ja lähtöpäästä vastaavasti. Ihanteellinen mekaaninen mekaaninen etu on siten:
IMA = Dminä/ DO
Pyörä ja akseli: Kahdella samankeskisellä pyörällä, joita käytetään yhdessä, saat mekaanisen edun kohdistamalla voimaa suurempaan pyörään ja kytkemällä kuorma pienempään. Tämän järjestelyn IMA on suuremman pyörän säteen suhde R pienemmälle R:
IMA = R / r
Kalteva taso: Kaltevan tason mekaaninen etu kasvaa, kun kaltevuus pienenee, mutta vaikka sen työntämiseen tarvitaan pienempää voimaa, etäisyys, jota sinun täytyy työntää, kasvaa. Työnnä kuorma etäisyyteen L nostaa sitä korkeudelle h, ja ihanteellinen mekaaninen etu on:
IMA = L / h
Kiila: Kuten kalteva taso, sen työntämiseen tarvittava voima kuorman alla kasvaa kaltevuuden mukana, mutta etäisyys kiilan on kuljettava L pintojen erottamiseksi etäisyys T korotukset:
IMA = L / t
Ruuvi: Ruuvi on vain pyöreä kalteva taso. Kierrät jokaista ruuvin kierrosta sitä etäisyydellä, joka on yhtä suuri kuin kehä, jotta voit siirtää sitä etäisyydellä P pintaan se tunkeutuu. Jos ruuvin akselin halkaisija on d, mekaaninen etu on:
IMA = 2 pd / P
Talja: Hihnapyörän mekaaninen etu riippuu vain siinä olevien köysien lukumäärästä. Jos numero on N, sitten
IMA = N