Madame Lelica

enkla maskiner är enheter som kan användas för att multiplicera eller öka en kraft som vi tillämpar – ofta på bekostnad av ett avstånd genom vilket vi tillämpar kraften. Ordet för ”maskin” kommer från det grekiska ordet som betyder ” för att göra det lättare.”Spakar, KUGGHJUL, Remskivor, kilar och skruvar är några exempel på maskiner. Energi bevaras fortfarande för dessa enheter eftersom en maskin inte kan göra mer arbete än den energi som läggs in i den. Maskiner kan dock minska den ingångskraft som behövs för att utföra jobbet., Förhållandet mellan utgång och ingångskraft magnituder för någon enkel maskin kallas dess mekaniska fördel (MA).

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

en av de enklaste maskinerna är spaken, som är en stel stång som vrids på en fast plats som heter fulcrum. Vridmoment är involverade i spakar, eftersom det finns rotation om en svängpunkt. Avstånd från den fysiska svängningen av spaken är avgörande, och vi kan få ett användbart uttryck för MA när det gäller dessa avstånd.,

Figur 1 visar en hävarmstyp som används som nageldragare., Crowbars, seesaws och andra sådana spakar är alla analoga med den här. Fi är ingångskraften och Fo är utgångskraften. Det finns tre vertikala krafter som verkar på spikpullern (systemet av intresse) – det här är Fi, Fo och N. Fn är reaktionskraften tillbaka på systemet, lika och motsatt till Fo. (Observera att Fo inte är en kraft på systemet.) N är den normala kraften på spaken, och dess vridmoment är noll eftersom det utövas vid svängen. Vridmoment på grund av Fi och Fn måste vara lika med varandra om spiken inte rör sig, för att uppfylla det andra villkoret för jämvikt (netto τ = 0)., (För att spiken ska kunna röra sig måste vridmomentet på grund av Fi alltid vara något större än vridmomentet på grund av Fn.) Därav,

li Fi = lo fo

där li och lo är avstånden från där ingångs-och utgångskrafter appliceras på pivot, som visas i figuren. Omarrangering av den sista ekvationen ger

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

det som intresserar oss mest här är att storleken på den kraft som utövas av spikpularen, Fo, är mycket större än storleken på den ingångskraft som appliceras på dragaren i andra änden, Fi. För spiken avdragare,

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

denna ekvation gäller för spakar i allmänhet. För spikpullaren är MA säkert större än en. Ju längre handtaget på spiken dragare, desto större kraft kan du utöva med den., Två andra typer av spakar som skiljer sig något från spiken avdragare är en skottkärra och en spade, som visas i Figur 2. Alla dessa spaktyper är likartade eftersom endast tre krafter är inblandade – ingångskraften, utgångskraften och kraften på pivot – och därmed deras MAs ges av

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

och

och

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

med avstånd som mäts i förhållande till den fysiska pivot., Skottkärra och spade skiljer sig från spiken avdragare eftersom både ingångs-och utgångskrafter är på samma sida av pivot. När det gäller skottkärran är utgångskraften eller belastningen mellan svängen (hjulaxeln) och in-eller anbringad kraft. I fallet med spaden är ingångskraften mellan vridningen (vid handtagets ände) och belastningen, men ingångsarmen är kortare än utmatningsarmen. I detta fall är MA mindre än en.

en annan mycket enkel maskin är det lutande planet. Att trycka en vagn upp ett plan är lättare än att lyfta samma vagn rakt upp till toppen med en stege, eftersom den applicerade kraften är mindre. Det arbete som utförs i båda fallen (förutsatt att arbetet med friktion är försumbart) är detsamma., Lutande körfält eller ramper användes förmodligen under byggandet av de egyptiska pyramiderna för att flytta stora stenblock till toppen. En vev är en spak som kan roteras 360º om sin pivot, som visas i Figur 3. En sådan maskin kanske inte ser ut som en spak, men fysiken i dess handlingar förblir densamma. MA för en vev är helt enkelt förhållandet mellan radierna ri/r0. Hjul och kugghjul har detta enkla uttryck för deras MAs också. MA kan vara större än 1, som det är för veven, eller mindre än 1, som det är för den förenklade bilaxeln som kör hjulen, som visas. Om axelns radie är 2.,0 cm och hjulets radie är 24,0 cm, då MA = 2,0 / 24,0 = 0,083 och axeln skulle behöva utöva en kraft på 12 000 N på hjulet för att göra det möjligt att utöva en kraft på 1000 N på marken.

en vanlig remskiva har en MA på 1; den ändrar bara kraftens riktning och inte dess storlek. Kombinationer av remskivor, såsom de som visas i Figur 4, används för att multiplicera kraft. Om remskivorna är friktionsfria är kraftutgången ungefär en integrerad multipel av spänningen i kabeln., Antalet kablar som drar direkt uppåt på systemet av intresse, vilket illustreras i figurerna nedan, är ungefär ma på remskivsystemet. Eftersom varje bilaga tillämpar en extern kraft i ungefär samma riktning som de andra, lägger de till, vilket ger en total kraft som är nästan en integrerad multipel av ingångskraften T.

avsnitt sammanfattning

• enkla maskiner är enheter som kan användas för att multiplicera eller öka en kraft som vi tillämpar – ofta på bekostnad av ett avstånd genom vilket vi måste tillämpa kraften.
• förhållandet mellan utmatning och ingångskrafter för någon enkel maskin kallas dess mekaniska fördel
• några enkla maskiner är spaken, spiken avdragare, skottkärra, vev, etc.