Hvordan er input- og outputkræfterne for dele en sammensat maskine relateret?

I en sammensat maskine er input- og outputkræfterne forbundet gennem en mekanisk fordel. Den mekaniske fordel er defineret som forholdet mellem udgangskraften og inputkraften.

Overvej for eksempel en sammensat maskine bestående af et håndtag og en remskive. Indgangskraften påføres håndtaget, og udgangskraften genereres af remskiven. Den mekaniske fordel ved denne sammensatte maskine er forholdet mellem udgangskraften og inputkraften.

Her er hvordan input- og outputkræfterne hænger sammen:

1. Mekanisk fordel: Den mekaniske fordel ved en sammensat maskine er forholdet mellem udgangskraften (\(F_O\)) og inputkraften (\(F_I\)):

$$ Mechanical\ Advantage =\frac{Output\ Force\ (F_O)}{Input\ Force\ (F_I)}$$

2. Ideel mekanisk fordel: Den ideelle mekaniske fordel ved en sammensat maskine bestemmes udelukkende af arrangementet af de simple maskiner i den. Det forudsætter ingen friktion eller energitab:

$$ Ideal\ Mechanical\ Advantage =\frac{Output\ Force\ (F_O)}{Input\ Force\ (F_I)}$$

3. Faktisk mekanisk fordel: I virkeligheden reducerer friktion og energitab den faktiske mekaniske fordel under den ideelle værdi:

$$ Faktisk\ Mekanisk\ Fordel =\frac{Output\ Force\ (F_O)}{Input\ Force\ (F_I)}

4. Forhold mellem input og output: Indgangs- og udgangskræfterne er omvendt proportionale med hinanden. Dette betyder, at når inputkraften stiger, falder outputkraften og omvendt:

$$ F_O ∝ \frac{1}{F_I}$$

5. Arbejdsinput og arbejdsoutput: Arbejdsinput og arbejdsoutput er ens i en sammensat maskine (forsømmer friktion). Med andre ord, den tilførte energi er lig med den afgivne energi:

$$ Arbejde\ Input\ (W_I) =Arbejde\ Output\ (W_O)$$

Forståelse af forholdet mellem input- og outputkræfter i sammensatte maskiner giver ingeniører og designere mulighed for at optimere deres design til specifikke applikationer.