Inhalt
- TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
- Tatsächlicher mechanischer Vorteil
- Idealer mechanischer Vorteil
- IMA der sechs Maschinentypen
Obwohl Sie sich eine Maschine als ein komplexes System aus Zahnrädern, Antriebsriemen und einem Motor vorstellen können, ist die Definition, die Physiker verwenden, viel einfacher. Eine Maschine ist einfach ein Gerät, das funktioniert, und es gibt nur sechs verschiedene Arten einfacher Maschinen. Dazu gehören der Hebel, die Riemenscheibe, das Rad und die Achse, die Schraube, der Keil und die schiefe Ebene. Die Leistungsfähigkeit der Maschine hängt von zwei Merkmalen ab: ihrem mechanischen Vorteil und ihrer Effizienz. Es gibt zwei Arten von mechanischen Vorteilen. Der ideale mechanisch-mechanische Vorteil setzt einen perfekten Wirkungsgrad voraus, der die Reibung nicht berücksichtigt, während der tatsächliche mechanische Vorteil dies tut.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Die AMA einer einfachen Maschine ist das Verhältnis von Leistung zu Eingangskräften. Der IMA ist das Verhältnis der Eingangsentfernung zur Ausgangsentfernung.
Tatsächlicher mechanischer Vorteil
Jeder Maschinentyp überträgt mechanische Energie und ein Maß für seine Nützlichkeit ist das Verhältnis der Abtriebskraft (FO) auf die Eingangskraft (Fich). Dieses Verhältnis ist der eigentliche mechanische Vorteil:
AMA = FO/ Fich
Wenn dieses Verhältnis eins ist, macht es die mechanische Maschine nicht wirklich einfacher, eine Arbeit zu erledigen, aber sie kann die Energie in eine andere Richtung übertragen. Ein Schneckengetriebe ist ein Beispiel für eine solche Maschine. Die meisten Maschinen haben eine AMA von mehr als eins.
Idealer mechanischer Vorteil
Da ein bestimmter Betrag der Eingangskraft erforderlich ist, um die Reibung zu überwinden, und dieser Betrag unbekannt ist, kann es schwierig sein, den tatsächlichen mechanischen Vorteil zu messen. Der ideale mechanische Vorteil ist dagegen einfach das Verhältnis der Eingangsentfernung Dich auf die Ausgangsentfernung DO.
IMA = Dich/ DO
Um dem Benutzer die Arbeit zu erleichtern, sollte der Eingabeabstand größer als der Ausgabeabstand sein, daher ist dieses Verhältnis normalerweise größer als eins. Es ist auch größer als das AMA, da es keine Reibungskräfte berücksichtigt, die sich der Bewegung widersetzen.
IMA der sechs Maschinentypen
Alle realen Maschinen sind eine Kombination der sechs einfachen Maschinen, und die Methode zur Berechnung der IMA variiert von Maschine zu Maschine.
Hebel: Die Platzierung des Drehpunkts bestimmt die IMA für einen Hebel. Bei einem erstklassigen Hebel befindet sich der Drehpunkt unter dem Hebel und befindet sich in Abständen Dich und DO vom Eingang und Ausgang endet jeweils. Der ideale mechanisch-mechanische Vorteil ist somit:
IMA = Dich/ DO
Rad und Axel: Bei zwei konzentrischen Rädern, wie sie in Verbindung verwendet werden, erhalten Sie einen mechanischen Vorteil, indem Sie auf das größere eine Kraft ausüben und eine Last mit dem kleineren verbinden. Die IMA für diese Anordnung ist das Verhältnis des Radius des größeren Rades R zu dem des kleineren r:
IMA = R / r
Schiefe Ebene: Der mechanische Vorteil einer schiefen Ebene nimmt mit abnehmender Neigung zu, aber auch wenn zum Schieben eine geringere Kraft erforderlich ist, nimmt die zum Schieben erforderliche Entfernung zu. Schieben Sie die Last ein Stück weit L am Hang entlang, um es auf eine Höhe zu heben hund der ideale mechanische Vorteil ist:
IMA = L / h
Keil: Wie bei einer geneigten Ebene nimmt die Kraft, die erforderlich ist, um sie unter eine Last zu drücken, mit der Neigung zu, aber die Entfernung, die der Keil zurücklegen muss L die Flächen, den Abstand zu trennen t steigt:
IMA = L / t
Schraube: Eine Schraube ist nur eine kreisförmige schiefe Ebene. Mit jeder Umdrehung der Schraube drehen Sie sie um eine dem Umfang entsprechende Strecke, um sie um eine Strecke zu bewegen P in die Oberfläche dringt es ein. Wenn der Durchmesser der Schneckenwelle ist d, Der mechanische Vorteil ist:
IMA = 2πd / P
Rolle: Der mechanische Vorteil eines Rollensystems hängt nur von der Anzahl der Seile ab. Wenn diese Nummer ist N, dann
IMA = N