Sådan beregner du AMA & IMA Simple Machines

Selvom du måske tænker på en maskine som kompleks gearkasse, køre bælter og en motor, er definitionen fysikere brug meget enklere. En maskine er simpelthen en enhed, der virker, og der er kun seks forskellige typer enkle maskiner. De omfatter håndtaget, remskiven, hjulet og akslen, skruen, kilen og det skrånende plan. Maskinens evne til at arbejde er afhængig af to karakteristika: dets mekaniske fordel og dens effektivitet. Der er to typer mekanisk fordel. Den ideelle mekaniske mekaniske fordel forudsætter perfekt effektivitet, som ikke tegner sig for friktion, mens den faktiske mekaniske fordel gør.

TL; DR (for lang tid, ikke læst)

AMA af En simpel maskine er forholdet mellem udgang og indgangskræfter. IMA er forholdet mellem indgangsafstand og udgangsstrøm.

Faktisk mekanisk fordel

Enhver type maskine transmitterer mekanisk energi, og et mål for dets anvendelighed er forholdet mellem udgangskraften (F _{O) til inputkraften (F I). Dette forhold er den faktiske mekaniske fordel:}

AMA = F _{O /F I}

Hvis dette forhold er en, gør det faktisk ikke det lettere at gøre et job, men det kan overføre energi i en anden retning. Et maskedrevet gear er et eksempel på en sådan maskine. De fleste maskiner har en AMA større end en.

Ideel mekanisk fordel

Fordi en vis mængde af inputkraft er nødvendig for at overvinde friktion, og dette beløb er ukendt, kan det være svært at måle faktisk mekanisk fordel. Den ideelle mekaniske fordel er derimod simpelthen forholdet mellem indgangsafstanden D _{I
til outputafstanden D O
.}

IMA = D _{I /D O}

For at gøre arbejdet lettere for brugeren, skal inputafstanden være større end outputafstanden, så dette forhold er normalt større end en. Det er også større end AMA, fordi det ikke tager hensyn til friktionskræfter, der modsætter sig bevægelse.

IMA af de seks typer af maskiner

Alle rigtige maskiner er en kombination af seks enkle maskiner, og metoden til beregning af IMA varierer for hver.

Hængsel: Placeringen af ​​vinklen bestemmer IMA for en håndtag. I en førsteklasses løftestang er spidsen under armen og ligger afstande D _{I
og D O
henholdsvis fra indgangs- og udgangssenderne. Den ideelle mekaniske mekaniske fordel er således:}

IMA = D _{I /D O}

Hjul og aksel: Med to koncentriske hjul, som anvendt i forbindelse får du en mekanisk fordel ved at anvende kraft til den større og tilslutte en belastning til den mindre. IMA for dette arrangement er forholdet mellem radiusen af ​​det større hjul R
til den mindre r
:

IMA = R /r

Hældet plan: Den mekaniske fordel ved et skrånende plan stiger, mens hældningen falder, men selvom der kræves en mindre kraft for at skubbe den, er afstanden, som du har brug for at skubbe, øget. Skub lasten en afstand L
langs skråningen for at hæve den til en højde h
, og den ideelle mekaniske fordel er:

IMA = L /h

Kile: Som et skråt plan, er den kraft, der er nødvendig for at skubbe den under en belastning, stigende med hældningen, men afstanden kilen skal gå L
for at adskille overfladerne, afstanden t
stigninger:

IMA = L /t

Skrue: En skrue er kun et cirkulært skråt plan. Ved hver skruesving drejer du det en afstand svarende til omkredsen for at flytte det en afstand P
ind i overfladen, der trænger ind. Hvis diameteren af ​​skrueakslen er d,
den mekaniske fordel er:

IMA = 2πd /P

Remskive: Den mekaniske fordel ved et trissystem afhænger kun af Antallet af tov, det har. Hvis dette nummer er N
, så

IMA = N