Vsebina
- TL; DR (Predolgo; Nisem prebral)
- Dejanska mehanska prednost
- Idealna mehanska prednost
- IMA šestih vrst strojev
Čeprav si lahko stroj omislite kot zapleten sistem zobnikov, pogonskih jermenov in motorja, je definicija, ki jo uporabljajo fiziki, veliko preprostejša. Stroj je preprosto naprava, ki deluje, in obstaja le šest različnih vrst preprostih strojev. Vključujejo ročico, jermenico, kolo in os, vijak, klin in nagnjeno ravnino. Sposobnost stroja za delo je odvisna od dveh lastnosti: njegove mehanske prednosti in njegove učinkovitosti. Obstajata dve vrsti mehanskih prednosti. Idealna mehansko mehanska prednost predvideva popolno učinkovitost, ki ne upošteva trenja, medtem ko dejansko mehanska prednost.
TL; DR (Predolgo; Nisem prebral)
AMA enostavnega stroja je razmerje med izhodno in vhodno silo. IMA je razmerje med vhodno razdaljo in izhodno razdaljo.
Dejanska mehanska prednost
Vsaka vrsta stroja prenaša mehansko energijo, merilo njene uporabnosti pa je razmerje med izhodno silo (FO) do vhodne sile (Fjaz). To razmerje je dejanska mehanska prednost:
AMA = FO/ Žjaz
Če je to razmerje eno, mehanski stroj pravzaprav ne olajša opravljanja dela, lahko pa energijo odda v drugo smer. Zobnik s črvnim pogonom je primer takega stroja. Večina strojev ima AMA večji od enega.
Idealna mehanska prednost
Ker je za premagovanje trenja potrebna določena količina vhodne sile in ta količina ni znana, je težko izmeriti dejansko mehansko prednost. Po drugi strani je idealna mehanska prednost preprosto razmerje vhodne razdalje Djaz do izhodne razdalje DO.
IMA = Djaz/ DO
Za lažje delo uporabniku mora biti vhodna razdalja večja od izhodne razdalje, zato je to razmerje običajno večje od ena. Poleg tega je večji od AMA, saj ne upošteva sile trenja, ki nasprotujejo gibanju.
IMA šestih vrst strojev
Vsi pravi stroji so kombinacija šestih preprostih strojev, metoda izračuna IMA pa se razlikuje za vsakega.
Ročica: Postavitev težišča določa IMA za vzvod. V prvovrstni ročici je žarišče pod ročico in se nahaja na razdalji Djaz in DO od vhodnih in izhodnih koncev oz. Idealna mehansko mehanska prednost je tako:
IMA = Djaz/ DO
Kolo in Axel: Z dvema koncentričnima kolesoma, ki se uporabljata skupaj, dobite mehansko prednost, tako da na večjo uporabite silo in na manjšo priključite tovor. IMA za to ureditev je razmerje polmera večjega kolesa R do tiste manjše r:
IMA = R / r
Nagnjena ravnina: Mehanska prednost nagnjene ravnine se povečuje, ko se naklon zmanjšuje, a čeprav je za njegovo potiskanje potrebna manjša sila, se poveča razdalja, ki jo morate potisniti. Potisnite tovor na daljavo L vzdolž pobočja, da ga dvignemo v višino h, idealna mehanska prednost pa je:
IMA = L / h
Klin: Kot nagnjena ravnina se sila, ki jo je treba potisniti pod tovor, povečuje z naklonom, vendar mora biti razdalja, ki jo mora preiti L za ločevanje površin, razdaljo t poveča:
IMA = L / t
Vijak: Vijak je le krožna nagnjena ravnina. Z vsakim obratom vijaka ga zasukate na razdaljo, ki je enaka obodu, da ga premaknete na daljavo P v površino, ki prodira. Če je premer gredi vijaka d, mehanska prednost je:
IMA = 2πd / P
Škripec: Mehanska prednost jermenice je odvisna samo od števila vrvi, ki jih ima. Če je ta številka N, torej
IMA = N