Sisu
- TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
- Tegelik mehaaniline eelis
- Ideaalne mehaaniline eelis
- Kuue tüüpi masinate IMA
Ehkki võite mõelda masinale kui komplekssele käikude, ajamisrihmade ja mootorile, on füüsikute määratlus palju lihtsam. Masin on lihtsalt seade, mis töötab, ja lihtsaid masinaid on ainult kuus erinevat tüüpi. Nende hulka kuuluvad kang, rihmaratas, ratas ja telg, kruvi, kiil ja kaldtasapind. Masina töövõime sõltub kahest omadusest: mehaanilisest eelisest ja tõhususest. Mehaanilisi eeliseid on kahte tüüpi. Ideaalne mehaaniline eelis eeldab täiuslikku efektiivsust, mis ei arvesta hõõrdumist, samas kui tegelik mehaaniline eelis.
TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
Lihtsa masina AMA on väljundi ja sisendjõu suhe. IMA on sisendkauguse ja väljundkauguse suhe.
Tegelik mehaaniline eelis
Mis tahes tüüpi masinad edastavad mehaanilist energiat ja selle kasulikkuse mõõt on väljundjõu suhe (FO) sisendjõule (FMina). See suhe on tegelik mehaaniline eelis:
AMA = FO/ FMina
Kui see suhe on üks, ei tee mehaaniline masin tegelikult töö lihtsamaks, kuid see võib energiat edastada teises suunas. Ussülekanne on selline masin. Enamikul masinatel on AMA suurem kui üks.
Ideaalne mehaaniline eelis
Kuna hõõrde ületamiseks on vaja teatavat sisendjõudu ja see summa pole teada, võib tegeliku mehaanilise eelise mõõtmine olla keeruline. Ideaalne mehaaniline eelis on seevastu lihtsalt sisendkauguse suhe DMina väljundkaugusele DO.
IMA = DMina/ DO
Töö hõlbustamiseks kasutaja jaoks peaks sisendkaugus olema suurem kui väljundkaugus, seega on see suhe tavaliselt suurem kui üks. See on ka suurem kui AMA, sest see ei võta arvesse hõõrdejõude, mis on liikumisele vastu.
Kuue tüüpi masinate IMA
Kõik päris masinad on kuue lihtsa masina kombinatsioon ja IMA arvutamise meetod on igaühe jaoks erinev.
Hoob: Toetuspunkti paigutus määrab kangi IMA. Esimese klassi kangi korral on tugivarras kangi all ja asub vahemaad DMina ja DO sisend- ja väljundotsast vastavalt. Ideaalne mehaaniline eelis on seega:
IMA = DMina/ DO
Ratas ja Axel: Kahe kontsentrilise rattaga koos kasutamisel saate mehaanilise eelise, rakendades jõudu suuremale ja ühendades koorma väiksemaga. Selle paigutuse IMA on suurema ratta raadiuse suhe R väiksema juurde r:
IMA = R / r
Kaldus lennuk: Kalde tasapinna mehaaniline eelis suureneb, kui kalle väheneb, kuid isegi kui selle surumiseks on vaja väiksemat jõudu, suureneb selle lükamiseks vajalik vahemaa. Lükake koorma kaugus L mööda nõlva, et seda kõrgusele tõsta h, ja ideaalne mehaaniline eelis on:
IMA = L / h
Kiil: Nagu kaldtasapind, suureneb selle koorma alla surumiseks vajalik jõud kaldega, kuid vahemaa, kuhu kiil peab minema L pindade eraldamiseks vahemaa t suureneb:
IMA = L / t
Kruvi: Kruvi on lihtsalt ümmargune kaldega tasapind. Kruvi iga pöördega pöörake seda vahemaaga võrdseks ümbermõõduga Lk pinnale see tungib. Kui kruvivõlli läbimõõt on d, mehaaniline eelis on:
IMA = 2πd / P
Plokk: Rihmasüsteemi mehaaniline eelis sõltub ainult selle trosside arvust. Kui see arv on N, siis
IMA = N