Madame Lelica

enkle maskiner er enheder, der kan bruges til at formere eller forøge en kraft, som vi anvender – ofte på bekostning af en afstand, gennem hvilken vi anvender kraften. Ordet for ” maskine “kommer fra det græske ord, der betyder” for at gøre tingene lettere.”Håndtag, Gear, remskiver, kiler og skruer er nogle eksempler på maskiner. Energi er stadig bevaret til disse enheder, fordi en maskine ikke kan udføre mere arbejde end den energi, der er lagt i den. Maskiner kan dog reducere den indgangskraft, der er nødvendig for at udføre jobbet., Forholdet mellem output til input kraftstørrelser for enhver simpel maskine kaldes dens mekaniske fordel (MA).

\text{MA}=\frac{{F}_{\text{o}}}{{F}_{\text{jeg}}}\\

En af de enkleste maskiner er det håndtag, som er en stiv stangen på et fast sted, som kaldes omdrejningspunkt. Drejningsmomenter er involveret i håndtag, da der er rotation omkring et drejepunkt. Afstande fra den fysiske pivot af håndtaget er afgørende, og vi kan få et nyttigt udtryk for MA i form af disse afstande.,

Figur 1 viser en håndtagstype, der bruges som sømtræk., Cro .bars, vipper og andre sådanne håndtag er alle analoge med denne. Fi er indgangskraften, og Fo er udgangskraften. Der er tre lodrette kræfter, der virker på negletrækkeren (systemet af interesse) – disse er Fi, Fo og N. Fn er reaktionskraften tilbage på systemet, lige og modsat Fo. (Bemærk, at Fo ikke er en kraft på systemet.) N er den normale kraft på håndtaget, og dets drejningsmoment er nul, da det udøves ved drejepunktet. Momenterne på grund af Fi og Fn skal være lig med hinanden, hvis neglen ikke bevæger sig for at opfylde den anden betingelse for ligevægt (netto = = 0)., (For at neglen faktisk skal bevæge sig, skal drejningsmomentet på grund af Fi altid være lidt større end drejningsmomentet på grund af Fn.) Derfor

li Fi = lo Fo

hvor li og lo er afstandene fra hvor input og output kræfter påføres pivot, som vist på figuren. Omarrangering af den sidste ligning giver

\frac{{F}_{\text{o}}}{{F}_{\text{jeg}}}=\frac{{l}_{\text{jeg}}}{{l}_{\text{o}}}\\.,

det, der interesserer os mest her, er, at størrelsen af den kraft, som udøves af søm aftrækker, Fo, er langt større end omfanget af input kraft aftrækker i den anden ende, Fi. For søm aftrækker,

\text{MA}=\frac{{F}_{\text{o}}}{{F}_{\text{i}}}=\frac{{l}_{\text{i}}}{{l}_{\text{o}}}\\

Denne ligning gælder for løftestænger i almindelighed. For negletrækkeren er MA bestemt større end en. Jo længere håndtaget på negletrækkeren er, desto større er den kraft, du kan udøve med den., To andre typer håndtag, der adskiller sig lidt fra negletrækkeren, er en trillebør og en skovl, vist i figur 2. Alle disse håndtag typer ligner hinanden i, at kun tre kræfter, der er involveret – input kraft, output kraft, og den kraft på pivot – og dermed deres MAs er givet ved

\text{MA}=\frac{{F}_{\text{o}}}{{F}_{\text{jeg}}}\\

og

\text{MA}=\frac{{d}_{1}}{{d}_{2}}\\,

med afstande er målt i forhold til det fysiske omdrejningspunkt., Trillebøren og skovlen adskiller sig fra negletrækkeren, fordi både indgangs-og udgangskræfterne er på samme side af drejeknappen. I tilfælde af trillebøren er udgangskraften eller belastningen mellem drejepunktet (hjulets aksel) og indgangs-eller Påsat kraft. I tilfælde af skovlen er indgangskraften mellem drejepunktet (i enden af håndtaget) og belastningen, men indgangshåndtaget er kortere end udgangshåndtaget. I dette tilfælde er MA mindre end en.

en anden meget enkel maskine er det skrånende plan. Det er lettere at skubbe en vogn op i et fly end at løfte den samme vogn lige op til toppen ved hjælp af en stige, fordi den påførte kraft er mindre. Det arbejde, der udføres i begge tilfælde (forudsat at friktionsarbejdet er ubetydeligt) er det samme., Skrånende baner eller ramper blev sandsynligvis brugt under opførelsen af de egyptiske pyramider til at flytte store stenblokke til toppen. En krumtap er en håndtag, der kan drejes 360.om dens drejepunkt, som vist i figur 3. En sådan maskine kan ikke ligne en håndtag, men fysikken i dens handlinger forbliver den samme. MA for en krumtap er simpelthen forholdet mellem radier ri / R0. Hjul og gear har også dette enkle udtryk for deres MAs. MA kan være større end 1, som det er for krumtappen, eller mindre end 1, som det er for den forenklede bilaksel, der kører hjulene, som vist. Hvis akselens radius er 2.,0 cm og hjulets radius er 24,0 cm, så MA = 2,0 / 24,0 = 0,083 og akslen skulle udøve en kraft på 12.000 N på hjulet for at gøre det muligt at udøve en kraft på 1000 N på jorden.

en almindelig remskive har en MA på 1; Det ændrer kun kraftens retning og ikke dens størrelse. Kombinationer af remskiver, såsom dem, der er illustreret i figur 4, bruges til at formere kraft. Hvis remskiverne er friktionsfri, er kraftudgangen omtrent et integreret multiplum af spændingen i kablet., Antallet af kabler, der trækker direkte opad på systemet af interesse, som illustreret i nedenstående figurer, er omtrent MA for remskivesystemet. Da hver vedhæftning anvender en ekstern kraft i omtrent samme retning som de andre, tilføjer de, producerer en samlet kraft, der næsten er et integreret multiplum af indgangskraften T .

Sektionsoversigt

• enkle maskiner er enheder, der kan bruges til at multiplicere eller forøge en kraft, som vi anvender – ofte på bekostning af en afstand, gennem hvilken vi skal anvende kraften.
• forholdet mellem output og indgangskræfter for enhver simpel maskine kaldes dens mekaniske fordel
• et par enkle maskiner er håndtaget, negletrækkeren, trillebøren, krumtappen osv.