Prosta maszyna , dowolne z kilku urządzeń z niewielką liczbą ruchomych części lub bez nich, które są używane do modyfikacji ruch oraz wielkość siły potrzebnej do wykonania pracy. Są to najprostsze znane mechanizmy, które mogą wykorzystywać dźwignię (lub przewagę mechaniczną) w celu zwiększenia siły. Proste maszyny to płaszczyzna pochyła, dźwignia, klin, koło i oś, koło pasowe i wkręt .
proste maszyny Sześć prostych maszyn do przekształcania energii w pracę. Encyklopedia Britannica, Inc.
Nachylona płaszczyzna składa się z pochyłej powierzchni; służy do podnoszenia ciężkich ciał. Samolot ma tę zaletę mechaniczną, że siła wymagana do przemieszczenia przedmiotu w górę pochyłości jest mniejsza niż podnoszony ciężar (zdyskontowane tarcie ). Im bardziej strome zbocze lub nachylenie, tym bardziej wymagana siła zbliża się do rzeczywistej masy. Wyrażona matematycznie siła fa wymagane, aby przenieść blok re w górę nachylonej płaszczyzny bez tarcia jest równa jej ciężarowi W razy sinus kąta, jaki tworzy nachylona płaszczyzna z poziomem (θ). Równanie to fa = W bez .
nachylona płaszczyzna W tej reprezentacji nachylonej płaszczyzny re reprezentuje blok, który ma zostać przesunięty w górę płaszczyzny, fa reprezentuje siłę potrzebną do przemieszczenia bloku, a W reprezentuje wagę bloku. Wyrażone matematycznie i zakładając, że płaszczyzna nie ma tarcia, fa = W grzech . Encyklopedia Britannica, Inc.
Zasada płaszczyzny pochyłej jest szeroko stosowana – na przykład na rampach i drogach zwrotnych, gdzie niewielka siła działająca na odległość wzdłuż zbocza może wykonać dużą pracę.
Dźwignia to pręt lub deska, która opiera się na podporze zwanej punktem podparcia. Siła skierowana w dół wywierana na jeden koniec dźwigni może być przenoszona i zwiększana w kierunku do góry na drugim końcu, pozwalając małej sile na podniesienie dużego ciężaru.
dźwignie Dwa przykłady dźwigni (po lewej) Łom, podparty i obracający się swobodnie na punkcie podparcia fa , mnoży siłę skierowaną w dół fa zastosowany w punkcie do tak, że może przezwyciężyć obciążenie P wywierana przez masę skały w punkcie b . Jeśli na przykład długość do fa jest pięć razy b fa , siła fa zostanie pomnożony pięć razy. (Po prawej) Dziadek do orzechów to zasadniczo dwie dźwignie połączone przegubem w punkcie podparcia fa . Gdyby do fa jest trzy razy b fa , siła fa wywierany ręcznie w punkcie do zostanie pomnożony trzy razy o godz. b , łatwo pokonując wytrzymałość na ściskanie P w pigułce. Encyklopedia Britannica, Inc.
Wszyscy pierwsi ludzie używali dźwigni w jakiejś formie, na przykład do przenoszenia ciężkich kamieni lub jako patyków do uprawy ziemi. Zasada działania dźwigni została zastosowana w swape lub shadoof, długiej dźwigni obracającej się blisko jednego końca z platformą lub zbiornikiem na wodę zwisającym z krótkiego ramienia i przeciwwagami przymocowanymi do długiego ramienia. Mężczyzna mógłby podnieść kilka razy swój ciężar, ciągnąc w dół długie ramię. Mówi się, że to urządzenie było używane w Egipcie i Indiach do podnoszenia wody i podnoszenia żołnierzy przez blanki już w 1500pne.
Shadoof Shadoof, centralna Anatolia, Turcja. Noumen
Klin to przedmiot, który zwęża się do cienkiej krawędzi. Pchnięcie klina w jednym kierunku wytwarza siłę w kierunku bocznym. Zwykle jest wykonany z metalu lub drewna i służy do rozłupywania, podnoszenia lub dokręcania, tak jak przy mocowaniu główki młotka na rękojeści.
Klin Klin służący do rozłupywania drewna. Szekspir
Klin był używany w czasach prehistorycznych do łupania kłód i skał; siekiera jest również klinem, podobnie jak zęby piły. Pod względem funkcji mechanicznej śrubę można traktować jako klin owinięty wokół cylindra.
jakie są 3 prawa dynamiki Newtona?
Koło i oś składają się z okrągłej ramy (koła), która obraca się na wale lub pręcie (oś). W swojej najwcześniejszej postaci prawdopodobnie służył do podnoszenia ciężarów lub wiader z wodą ze studni.
Jego zasadę działania najlepiej wyjaśnić za pomocą urządzenia z dużym kołem zębatym i małym kołem zębatym przymocowanym do tego samego wału. Tendencja siły, fa , zastosowany w promieniu R na dużym biegu wystarczy obrócić wałek, aby pokonać większą siłę W w promieniu r na małym biegu. Wzmocnienie siły lub przewaga mechaniczna jest równe stosunkowi tych dwóch sił ( W : fa ), a także równy stosunkowi promieni dwóch kół zębatych ( R : r ).
układy kół i osi Dwa układy kół i osi(A) Z dużym i małym kołem zębatym przymocowanym do tego samego wału lub osi, siła fa zastosowany w promieniu R na dużym biegu wystarcza do pokonania większej siły W w promieniu r na małym biegu, obracając oś. (B) W układzie bębna i liny zdolnym do podnoszenia ciężarów, duży bęben o promieniu R może być używany do obracania małego bębna. Zwiększenie przewagi mechanicznej można uzyskać, stosując duży bęben do obracania małego bębna o dwóch promieniach oraz wielokrążka. Kiedy siła fa jest nakładana na linę owiniętą wokół dużego bębna, lina owinięta wokół małego bębna o dwóch promieniach zwija się z d (promień r 1) i na D (promień r dwa). Siła W na promieniu koła pasowego P jest łatwo pokonany, a dołączony ciężar jest podnoszony. Encyklopedia Britannica, Inc.
Jeśli duże i małe koła zębate zostaną zastąpione bębnami o dużej i małej średnicy, które są owinięte linami, koło i oś stają się zdolne do podnoszenia ciężarów. Podnoszony ciężar jest przymocowany do liny na małym bębnie, a operator ciągnie linę na dużym bębnie. W tym układzie zaletą mechaniczną jest promień dużego bębna podzielony przez promień małego bębna. Zwiększenie przewagi mechanicznej można uzyskać stosując mały bęben o dwóch promieniach, r 1i r dwai blok koła pasowego. Kiedy siła jest przyłożona do dużego bębna, lina na małym bębnie nawija się na D i na d.
Miarą wzmocnienia siły dostępnego w systemie bloczek i liny jest stosunek prędkości lub stosunek prędkości, przy której siła jest przyłożona do liny ( V fa ) do prędkości podnoszenia ciężaru ( V W ). Ten stosunek jest równy dwukrotności promienia dużego bębna podzielonego przez różnicę promieni mniejszych bębnów D i d. Wyrażone matematycznie równanie to V fa / V W = 2 R / ( r dwa- r 1). Rzeczywista przewaga mechaniczna W / fa jest mniejsza niż ten stosunek prędkości, w zależności od tarcia. Dzięki temu układowi można uzyskać bardzo dużą korzyść mechaniczną, wykonując dwa mniejsze bębny D i d o prawie równym promieniu.
