Простая машина , которая демонстрирует механическое преимущество называется механическое устройство преимущества - например:
- Рычаг : Показанная балка находится в статическом равновесии вокруг точки опоры . Это связано с тем, что момент, создаваемый векторной силой «A» против часовой стрелки (момент A * a), находится в равновесии с моментом, созданным векторной силой «B» по часовой стрелке (момент B * b). Относительно низкая векторная сила «B» преобразуется в относительно высокую векторную силу «A» . Таким образом, сила увеличивается в соотношении сил A: B , которое равно отношению расстояний до точки опоры b: a. Это соотношение называется механическим преимуществом. Эта идеализированная ситуация не учитывает трение.
- Колесо и движение оси (например, отвертки , дверные ручки ): колесо по сути представляет собой рычаг, одно плечо которого находится на расстоянии между осью и внешней точкой колеса, а другое - радиусом оси. Обычно это довольно большая разница, приводящая к пропорционально большому механическому преимуществу. Это позволяет даже простым колесам с деревянными осями, вращающимися в деревянных блоках, по-прежнему свободно вращаться, потому что их трение подавляется вращательной силой колеса, умноженной на механическое преимущество.
- Блок и решение множества шкивов создает механическое преимущество, имея гибкий материал петельного через несколько шкивов , в своей очереди. Добавление большего количества петель и шкивов увеличивает механическое преимущество.
- Винт : винт представляет собой наклонную плоскость, обернутую вокруг цилиндра. Перемещение по этой наклонной плоскости является механическим преимуществом винта. [1]
Шкивы
Рассмотрите возможность подъема груза с помощью веревки и шкивов. Канат, пропущенный через шкив, прикрепленный к фиксированному месту, например стропила крыши сарая, и прикрепленный к весу, называется одиночным шкивом . Он имеет механическое преимущество (MA) = 1 (при условии, что подшипники качения в шкиве) не перемещает механического преимущества (или недостатка), каким бы выгодным ни было изменение направления.
Одного подвижный шкив имеет М 2 (при условии , подшипников качения в шкиве). Рассмотрим шкив, прикрепленный к поднимаемому весу. Вокруг него проходит веревка, один конец которой прикреплен к фиксированной точке наверху, например к стропилам крыши сарая, а к другому концу прилагается тянущее усилие, причем два отрезка параллельны. В этой ситуации расстояние, которое атлет должен тянуть за веревку, становится в два раза больше расстояния, которое проходит вес, что позволяет уменьшить прикладываемое усилие вдвое. Примечание: если дополнительный шкив используется для изменения направления веревки, например, человек, выполняющий работу, хочет стоять на земле, а не на стропиле, механическое преимущество не увеличивается.
Обматывая больше веревок вокруг большего количества шкивов, мы можем построить блок и захват, чтобы продолжать увеличивать механическое преимущество. Например, если у нас есть два шкива, прикрепленных к стропилам, два шкива, прикрепленные к весу, один конец, прикрепленный к стропилам, и кто-то, стоящий на стропиле, тянет веревку, у нас есть механическое преимущество в четыре. Снова обратите внимание: если мы добавим еще один шкив, чтобы кто-то мог стоять на земле и тянуть вниз, у нас все равно будет механическое преимущество в четыре.
Вот примеры, когда неподвижная точка не очевидна:
- Ремешок на липучке на обуви проходит через прорезь и сам складывается. Прорезь подвижного шкива и МА = 2.
- Две веревки опускали пандус, прикрепленный к приподнятой платформе. Бочку наматывают на веревки, веревки пропускают через бочку и передают двум рабочим наверху пандуса. Рабочие стягивают веревки, чтобы бочка поднялась наверх. Ствол представляет собой подвижный шкив и MA = 2. Если существует достаточное трение в месте зажатия троса между стволом и рампой, точка защемления становится точкой крепления. Это считается фиксированной точкой крепления, потому что веревка над стволом не перемещается относительно аппарели. В качестве альтернативы концы веревки можно прикрепить к платформе.
Винты
Теоретическое механическое преимущество винта можно рассчитать с помощью следующего уравнения: [2]
где
- d m = средний диаметр винтовой резьбы
- l = шаг винтовой резьбы
Обратите внимание, что реальное механическое преимущество винтовой системы больше, так как отвертка или другая винтовая система также имеет механическое преимущество.
- Наклонная плоскость : MA = длина склона ÷ высота склона
Смотрите также
Рекомендации
Заметки
Библиография
- Фишер, Лен (2003), Как макать пончик: наука о повседневной жизни , издательство Arcade Publishing, ISBN 978-1-55970-680-3.
- Бюро военно-морского персонала США (1971 г.), Основные машины и принципы их работы (пересмотренное издание 1994 г.), Courier Dover Publications, ISBN 978-0-486-21709-3.