Inhoud
- TL; DR (te lang; niet gelezen)
- Feitelijk mechanisch voordeel
- Ideaal mechanisch voordeel
- IMA van de zes soorten machines
Hoewel je een machine zou kunnen beschouwen als een complex systeem van tandwielen, aandrijfriemen en en een motor, is de definitie die fysici gebruiken veel eenvoudiger. Een machine is gewoon een apparaat dat werkt, en er zijn slechts zes verschillende soorten eenvoudige machines. Ze omvatten de hendel, de poelie, het wiel en de as, de schroef, de wig en het hellende vlak. Het vermogen van de machine om te werken is afhankelijk van twee kenmerken: het mechanische voordeel en de efficiëntie. Er zijn twee soorten mechanisch voordeel. Het ideale mechanische mechanische voordeel veronderstelt een perfecte efficiëntie die geen rekening houdt met wrijving, terwijl het feitelijke mechanische voordeel dat wel doet.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
De AMA van een eenvoudige machine is de verhouding tussen output en inputkrachten. De IMA is de verhouding tussen invoerafstand en uitvoerafstand.
Feitelijk mechanisch voordeel
Elk type machine brengt mechanische energie over en een maat voor zijn bruikbaarheid is de verhouding van de uitgaande kracht (FO) op de ingangskracht (Fik). Deze verhouding is het feitelijke mechanische voordeel:
AMA = FO/ Fik
Als deze verhouding één is, maakt de mechanische machine het eigenlijk niet gemakkelijker om een taak uit te voeren, maar het kan de energie in een andere richting overbrengen. Een wormwieloverbrenging is een voorbeeld van zo'n machine. De meeste machines hebben een AMA groter dan één.
Ideaal mechanisch voordeel
Omdat een bepaalde hoeveelheid invoerkracht nodig is om wrijving te overwinnen, en deze hoeveelheid onbekend is, kan het moeilijk zijn om het feitelijke mechanische voordeel te meten. Het ideale mechanische voordeel daarentegen is gewoon de verhouding van de invoerafstand Dik naar de uitgangsafstand DO.
IMA = Dik/ DO
Om het werk voor de gebruiker gemakkelijker te maken, moet de invoerafstand groter zijn dan de uitvoerafstand, dus deze verhouding is meestal groter dan één. Het is ook groter dan de AMA, omdat het geen rekening houdt met wrijvingskrachten, die tegen beweging zijn.
IMA van de zes soorten machines
Alle echte machines zijn een combinatie van de zes eenvoudige machines, en de methode voor het berekenen van IMA varieert voor elk.
Hefboom: De plaatsing van het steunpunt bepaalt de IMA voor een hefboom. In een eersteklas hendel bevindt het steunpunt zich onder de hendel en bevindt het zich op afstanden Dik en DO van respectievelijk de invoer- en uitvoeruiteinden. Het ideale mechanische mechanische voordeel is dus:
IMA = Dik/ DO
Wiel en Axel: Met twee concentrische wielen, zoals gebruikt in combinatie, krijgt u een mechanisch voordeel door kracht uit te oefenen op de grotere en een belasting te verbinden met de kleinere. De IMA voor deze opstelling is de verhouding van de straal van het grotere wiel R op die van de kleinere r:
IMA = R / r
Hellend vlak: Het mechanische voordeel van een hellend vlak neemt toe naarmate de helling afneemt, maar hoewel een kleinere kracht nodig is om erop te duwen, neemt de afstand die u nodig hebt om te duwen toe. Duw de lading een afstand L langs de helling om het naar een hoogte te brengen hen het ideale mechanische voordeel is:
IMA = L / h
Wig: Net als een hellend vlak neemt de kracht die nodig is om het onder een belasting te duwen toe met de helling, maar de afstand die de wig moet gaan L om de oppervlakken te scheiden, de afstand t toeneemt:
IMA = L / t
Schroef: Een schroef is gewoon een cirkelvormig hellend vlak. Met elke draai van de schroef roteer je hem een afstand gelijk aan de omtrek om hem een afstand te verplaatsen P in het oppervlak dringt het door. Als de diameter van de schroefas is d, het mechanische voordeel is:
IMA = 2πd / P
Katrol: Het mechanische voordeel van een poeliesysteem hangt alleen af van het aantal touwen dat het heeft. Als dat nummer is N, vervolgens
IMA = N