Mechanická výhoda zařízení - Mechanical advantage device

Paprsek se vyvážil kolem osy otáčení

Jednoduchý stroj , který vykazuje mechanická výhoda je nazýván mechanickou výhodu zařízení - např:

  • Páka : Vyobrazený paprsek je ve statické rovnováze kolem osy otáčení . To je způsobeno tím, že moment vytvořený vektorovou silou „A“ proti směru hodinových ručiček (moment A * a) je v rovnováze s momentem vytvořeným vektorovou silou „B“ ve směru hodinových ručiček (moment B * b). Relativně malá vektorová síla „B“ se převádí na relativně vysokou vektorovou sílu „A“ . Síla se tak zvyšuje v poměru sil A: B , který se rovná poměru vzdáleností k ose b: a . Tento poměr se nazývá mechanická výhoda. Tato idealizovaná situace nebere v úvahu tření.
  • Pohyb kola a nápravy (např. Šroubováky , kliky ): Kolo je v podstatě páka s jedním ramenem ve vzdálenosti mezi nápravou a vnějším bodem kola a druhým v poloměru nápravy. Obvykle se jedná o poměrně velký rozdíl, který vede k poměrně velké mechanické výhodě. Díky tomu se mohou i jednoduchá kola s dřevěnými nápravami, které běží v dřevěných blocích, stále volně otáčet, protože jejich tření je přemoženo rotační silou kola vynásobenou mechanickou výhodou.
  • Blok a řešit více kladek vytváří mechanickou výhodu, tím, že má pružný materiál ovinutí přes několik kladek v tahu. Přidání dalších smyček a kladek zvyšuje mechanickou výhodu.
  • Šroub : Šroub je v podstatě nakloněná rovina omotaná kolem válce. Překonání stoupání této nakloněné roviny je mechanickou výhodou šroubu.

Kladky

Příklady lanových a kladkových systémů ilustrujících mechanickou výhodu.

Zvažte zvedání závaží pomocí lana a kladek. Lano smyčkované přes kladku připevněnou k pevnému místu, např. Ke střeše stodoly, a připevněné k závaží se nazývá jednoduchá kladka . Má mechanickou výhodu (MA) = 1 (za předpokladu ložisek bez tření v kladce), nepohybuje žádnou mechanickou výhodu (nebo nevýhodu), jakkoli výhodná může být změna směru.

Jedna pohyblivá kladka má MA 2 (za předpokladu ložisek bez tření v kladce). Zvažte kladku připevněnou ke zvednutému závaží. Kolem něj prochází lano, jehož jeden konec je připevněn k pevnému bodu nahoře, např. Ke střeše střešní stodoly, a na druhý konec je aplikována tažná síla, přičemž obě délky jsou rovnoběžné. V této situaci se vzdálenost, kterou musí zvedák táhnout za lano, stává dvojnásobnou vzdáleností, kterou urazí váha, což umožňuje snížit použitou sílu na polovinu. Poznámka: Pokud se ke změně směru lana použije další kladka, např. Osoba, která provádí práci, chce stát na zemi místo na krokvi, mechanická výhoda se nezvýší.

Navinutím více lan kolem více kladek můžeme postavit blok a kladkostroj, abychom pokračovali ve zvyšování mechanické výhody. Máme-li například dvě kladky připevněné k krokvům, dvě kladky připevněné k závaží, jeden konec připevněný k krokvům a někoho, kdo stojí na krokvi a tahá za lano, máme mechanickou výhodu čtyři. Ještě jednou poznámka: přidáme-li další kladku, aby někdo mohl stát na zemi a strhnout dolů, stále máme mechanickou výhodu čtyři.

Zde jsou příklady, kdy pevný bod není zřejmý:

  • Popruh na suchý zip na botě prochází štěrbinou a sklopí se na sebe. Štěrbina je pohyblivá kladka a MA = 2.
  • Dvě lana položila rampu připevněnou k vyvýšené plošině. Na lanech se převalí hlaveň a lana se vedou přes hlaveň a předají se dvěma pracovníkům na vrcholu rampy. Dělníci táhnou za lana, aby dostali hlaveň nahoru. Hlaveň je pohyblivá kladka a MA = 2. Pokud je dostatečné tření tam, kde je lano sevřeno mezi hlaveň a rampu, stává se bod sevření připojovacím bodem. Toto je považováno za pevný bod připevnění, protože lano nad hlavní se nepohybuje vzhledem k rampě. Alternativně mohou být konce lana připevněny k plošině.

Šrouby

Teoretickou mechanickou výhodu šroubu lze vypočítat pomocí následující rovnice:

kde

d m = střední průměr závitu šroubu
l = je vedení šroubového závitu

Skutečná mechanická výhoda šroubového systému je větší, protože šroubovák nebo jiný systém šroubového pohonu má také mechanickou výhodu.

Viz také

Reference

Poznámky

Bibliografie

  • Fisher, Len (2003), How Dunk a Donut: The Science of Everyday Life , Arcade Publishing, ISBN   978-1-55970-680-3 .
  • United States Bureau of Naval Personnel (1971), Basic machines and how they work (Revised 1994 ed.), Courier Dover Publications, ISBN   978-0-486-21709-3 .

externí odkazy