Det enkle maskiner De er mekaniske enheder, der ændrer størrelsen eller retningen af en kraft. De kan generelt defineres som de mest basale enheder, der bruger en mekanisk fordel, også kaldet gearing, for at øge en kraft..
Gennem historien har mennesker udviklet forskellige enheder til at lette arbejdet. De vigtigste er kendt som de seks typer enkle maskiner: håndtaget, hjulet og akslen, remskiven, det skrånende plan, kilen og skruen..
Når du hører ordet maskine, tænker du på noget som en gravemaskine eller en dampmaskine. Men inden for videnskab er en maskine noget, der gør en styrke større.
En maskine kan øge mængden af produceret kraft på bekostning af en proportionel reduktion i den afstand, lasten kører. Mekanisk fordel er forholdet mellem den producerede kraft og den anvendte kraft.
En simpel maskine bruger en enkelt påført kraft, der arbejder mod en enkelt belastningskraft. Ignoreret friktionstab svarer arbejdet på lasten til det arbejde, der er udført af den påførte kraft.
Artikelindeks
Enkle maskiner er overalt, der bruges hver dag til at udføre enkle opgaver. De er også blevet brugt siden de tidligste dage af menneskelig eksistens.
Enkle maskiner kan betragtes som de elementære blokke, som alle de mere komplekse maskiner består af, kaldet sammensatte maskiner..
I mekanismen til en cykel anvendes for eksempel remskiver, håndtag og hjul. Den mekaniske fordel ved en sammensat maskine er intet andet end resultatet af de mekaniske fordele ved de enkle maskiner, der sammensætter den..
Men selvom de fortsat betragtes som meget vigtige inden for mekanik og anvendt videnskab, har moderne mekanik overskredet visionen om enkle maskiner som de grundlæggende blokke, som alle maskiner er sammensat af..
Omkring det 3. århundrede f.Kr. C. stammer fra ideen om en simpel maskine med den græske filosof Archimedes, der studerede følgende enkle maskiner: håndtag, remskive og skrue.
Han opdagede i armen princippet om mekanisk fordel. Hans berømte kommentar til løftestangen: "Giv mig et sted at læne mig, så vil jeg bevæge jorden" udtrykker hans forståelse af, at der ikke var nogen grænse for, hvor meget kraftforøgelse der kunne opnås ved brug af mekanisk fordel..
Senere græske filosoffer definerede fem klassiske enkle maskiner og var i stand til at beregne den mekaniske fordel, de havde.
For eksempel på arbejde Mekanik, Heron of Alexandria (10-75 e.Kr.) viser fem enheder, der kan sætte en belastning i bevægelse: remskive, hjul og aksel, håndtag, skrue og kil, der beskriver deres konstruktion og anvendelse.
Grækernes viden var dog begrænset til statikken i enkle maskiner (styrkebalancen), inklusive dynamik, begrebet arbejde eller kompromis mellem kraft og afstand..
Dynamikken i mekaniske kræfter, som enkle maskiner blev kaldt, begyndte at blive undersøgt under renæssancen fra perspektivet om, hvor langt en belastning kunne løftes, ud over den kraft, der kunne anvendes, hvilket til sidst førte til det nye koncept mekanisk arbejde.
Den mekaniske fordel ved det skråplan blev udledt af den flamske ingeniør Simon Stevin i 1586. Det blev inkluderet sammen med de andre enkle maskiner..
Den italienske videnskabsmand Galileo Galilei udarbejdede i 1600 den komplette dynamiske teori om enkle maskiner i sit arbejde Le Meccaniche, hvor det afslørede den underliggende matematiske lighed som effektforstærkere af disse maskiner. Han var den første til at forklare, at enkle maskiner ikke skabte energi, de transformerede det kun.
Leonardo da Vinci opdagede de klassiske regler for glidende friktion i maskiner, men de blev ikke offentliggjort eller dokumenteret i hans primer. I 1699 genopdagede Guillaume Amontons disse regler, og i 1785 blev de udviklet af Charles-Augustin de Coulomb.
Enkle maskiner er enheder med ingen eller meget få bevægelige dele, hvilket gør arbejdet lettere. Hovedfunktionen for en simpel maskine er forstærkning af kraften eller modifikationen af bevægelsen.
Bevægelse og kraft i en simpel maskine er uadskillelige. De er altid i omvendt forhold.
Kraften, der produceres af en håndtag, er større end den kraft, der påføres den, men den producerede bevægelse er mindre end den anvendte bevægelse. Det vil sige, at en gevinst i styrke ledsages af et tab af bevægelse.
I mekanik er arbejde noget, som kræfter gør, når de bevæger sig i den retning, de handler i. Det vil sige, når der anvendes en kraft til at rejse en afstand, produceres der arbejde. Dette udtrykkes matematisk som: Arbejde = Force × Distance.
For eksempel for at løfte en genstand skal der udføres arbejde, der overstiger tyngdekraften og således være i stand til at flytte objektet op.
At løfte en genstand dobbelt så tungt kræver det dobbelt så meget arbejde at løfte den samme afstand. Det ville også tage dobbelt så meget arbejde at løfte det samme objekt dobbelt så langt..
Dette begreb arbejde er grundlæggende for at definere den mekaniske funktion i enkle maskiner med hensyn til kraft og bevægelse og fremhæver den uadskillelige kraft og bevægelse..
Det er forholdet mellem styrken, der udfører et job med hensyn til den anvendte kraft. Derfor er det kraftforstærkningseffektiviteten af en simpel maskine.
Den mekaniske fordel ved enkle maskiner betyder, at mindre kraft kan bruges til at flytte en genstand, men den skal flyttes en længere afstand..
Mange gange opleves en opgave for at være vanskelig, fordi den kræver meget kraft. Brug af afvejningen mellem afstand og styrke kan gøre opgaven meget lettere at gennemføre.
Et eksempel er at skubbe en tung genstand ned ad en rampe. Det er lettere at skubbe genstanden ned ad rampen end at løfte den til den korrekte højde, men der skal bæres en længere afstand.
Enkle maskiner gør arbejdet lettere ved at udføre en eller flere af følgende funktioner:
- Overfør en styrke fra et sted til et andet.
- Skift retning for en kraft.
- Forøg størrelsen af en kraft.
- Forøg afstanden på en kraft.
Selvom enkle maskiner har mange forskellige former, findes de i seks grundlæggende typer:
- Kile: enhed til at adskille ting.
- Hjul og aksel: bruges til at reducere friktion og som en kraftmultiplikator.
- Håndtag - Bevæger sig rundt om et omdrejningspunkt for at øge eller mindske den mekaniske fordel.
- Hældningsplan - løfter genstande, når man klatrer op ad en skråning.
- Skrue - en enhed, der kan løfte eller holde genstande sammen.
- Remskive: skift retning af en kraft.
Enkle maskiner hjælper mennesker med at øge den kraft, der påføres et objekt. Giv en mekanisk fordel for at hjælpe med at flytte genstande.
Som arbejdsformlen indikerer, er den største fordel ved enkle maskiner at lade den samme mængde arbejde udføres ved at anvende en mindre mængde kraft over en større afstand..
For eksempel vil du løfte en genstand, der vejer 10 kg 2 meter fra jorden. 10 kg kraft kan udøves på genstanden i en opadgående retning i en afstand på 2 meter og udfører således 20 Newtons arbejde.
Hvis der blev brugt en 3 meter løftestang, der placerer objektet i den ene ende og placerer et 10 cm støttepunkt under stangen i 1 meters afstand fra objektet, skal du skubbe ned i den anden ende for at løfte objektet med en kraft af kun 5 kg.
Dog skal enden af armen skubbes ned 4 meter for kun at løfte genstanden 2 meter.
Der er en kompromis. Sænkning af armen fordobler den foregående afstand, men reducerer den krævede kraft med halvdelen og udfører den samme mængde arbejde..
Det er en slags stiv stang, der understøttes af en fast omdrejningspunkt. Den består af en last, som er genstanden, der skal flyttes eller løftes, en omdrejningspunkt, som er omdrejningspunktet, og en indsats, som er den krævede kraft til at bevæge eller løfte lasten..
Påføring af en kraft i den ene ende af armen skaber en større kraft i den anden ende. Den påførte kraft vil stige eller falde afhængigt af afstanden fra omdrejningspunktet til belastningen og spændingen.
Det består af et hjul fastgjort til en mindre aksel, så disse to dele roterer sammen, hvor en kraft overføres fra den ene til den anden. Et hængsel understøtter akslen, hvilket muliggør rotation.
Det letter arbejdet med at flytte objekter over afstande. Hjulet, som er den runde ende, roterer med den cylindriske akse og forårsager bevægelse.
Det kan også forstærke kraften. En lille kraft, der påføres et stort hjuls omkreds, kan bevæge en større belastning fastgjort til en aksel..
Det er designet til at understøtte bevægelse og retningsændring af et stramt reb. Rebet vikles rundt om et hjul. Når hjulet drejer, bevæger rebet sig i begge retninger.
Hvis en krog er forbundet med rebet, kan hjulets rotation bruges til at hæve og sænke genstande, hvilket letter arbejdet.
Det er en flad overflade, med den ene ende højere end den anden, brugt som støtte til at hæve eller sænke en belastning. De bruges i vid udstrækning til at flytte tunge belastninger over lodrette forhindringer.
At flytte et objekt op ad et skråt plan kræver mindre kraft end at løfte det direkte på bekostning af en stigning i den tilbagelagte afstand..
Den mekaniske fordel ved et skråt plan er lig med forholdet mellem længden på den skrå overflade og den højde, den dækker.
Det er et trekantet værktøj. Kan bruges til at adskille to objekter, fjerne stykker af en genstand, løfte den eller holde en genstand på plads.
Det virker ved at omdanne en kraft, der påføres sin stumpe ende, til kræfter vinkelret på dens skrå overflade.
Den mekaniske fordel gives ved forholdet mellem skråningens længde og bredden.
Det er en mekanisme, der omdanner rotationsbevægelsen til lineær bevægelse og rotationskraften (moment) til en lineær kraft. En skrue er virkelig en anden type skråt plan.
Dens mest almindelige form består af en cylindrisk aksel med spiralformede riller kaldet gevind langs ydersiden..
Skruen passerer gennem et hul i et andet objekt eller medium med indvendige gevind, der passer ind i skruegevindene..
Nogle eksempler på håndtag er dørhåndtag, klør på en sømfjernelseshammer, jernhåndtag, lyskontakter, flaskeåbnere og hængsler..
De findes, hvor ting går rundt i en cirkel, såsom en elektrisk ventilator, en motor, en karruseldør, en karrusel og ethvert hjul, hvad enten det er i bilen, på et skateboard eller på en cykel..
De bruges i gardiner og persienner til at bevæge dem op og ned eller frem og tilbage.
De kan bringe noget op fra jorden som et flag på en stang. Rebet trækkes ned, men flaget går op.
De bruges også i industrien til at hæve og sænke tunge belastninger, på skibe til at hæve og sænke sejl eller i kraner, der skal bruges på bevægeligt entreprenørudstyr..
Elevatorer bruger også remskiver til at flytte bilen ned og op fra gulv til gulv..
Anvendes i scooterparker, rullestolramper og til tungt udstyr til at komme ind og ud på bagsiden af lastbiler.
Modificerede versioner af en rampe, der findes i trapper, rulletrapper, gangstier og endda på rutsjebaner, der bruges til at aflevere post i postkassen lige op til et tog, der går op ad en skråning..
Nogle eksempler på kiler, der bruges til at adskille, kan være en skovl, en kniv, en økse, en hakke, en sav, et saks eller en ishakke..
Kiler kan også holde tingene sammen, som i tilfælde af hæfteklammer, stifter, stifter, negle eller dørstop.
Nogle eksempler er på en boremaskine, et krukklåg, en pære, en bolt, flaskehætter, vandhaner og kuglepenne..
En anden anvendelse af skruen er i en enhed kaldet en skruepumpe. Det er en kæmpe hydraulisk maskine formet som en skrue, der går i vandet. Når det drejer sig, går vandet op på den snoede aksel takket være sin skrueform og stiger op, hvor det er nødvendigt. Skruepumper bruges ofte til kunstvanding og i landbrugsmiljøer såsom gårde.
Endnu ingen kommentarer