Enkel maskine , en af flere enheder med få eller ingen bevægelige dele, der bruges til at ændre bevægelse og størrelsen af en styrke for at udføre arbejde. De er de enkleste kendte mekanismer, der kan bruge gearing (eller mekanisk fordel) til at øge kraften. De enkle maskiner er skråt plan, håndtag, kil, hjul og aksel, remskive og skrue .
enkle maskiner Seks enkle maskiner til at omdanne energi til arbejde. Encyclopædia Britannica, Inc.
Et skråt plan består af en skrånende overflade; det bruges til at hæve tunge kroppe. Flyet tilbyder en mekanisk fordel ved, at den krævede kraft til at bevæge en genstand op ad hældningen er mindre end den vægt, der hæves (diskontering friktion ). Jo stejlere skråningen eller hældningen er, desto mere nærmer den krævede kraft den faktiske vægt. Matematisk udtrykt kraften F kræves for at flytte en blok D et skråt plan uden friktion er lig med dets vægt I gange sinus for den vinkel, det skrå plan gør med vandret (θ). Ligningen er F = I uden θ.
skråt plan I denne gengivelse af et skråt plan, D repræsenterer en blok, der skal flyttes op på planet, F repræsenterer den krævede kraft til at flytte blokken, og I repræsenterer vægten af blokken. Udtrykt matematisk og forudsat at flyet er uden friktion, F = I synd θ. Encyclopædia Britannica, Inc.
Princippet om det skråplan bruges bredt - for eksempel i ramper og tilbagevendende veje, hvor en lille kraft, der virker en afstand langs en skråning, kan udføre en stor mængde arbejde.
Et håndtag er en stang eller et bræt, der hviler på en støtte kaldet en omdrejningspunkt. En nedadgående kraft, der udøves på den ene ende af armen, kan overføres og øges i opadgående retning i den anden ende, hvilket tillader en lille kraft at løfte en tung vægt.
løftestænger To eksempler på løftestænger (venstre) Et koeben, der understøttes og drejer frit på et omdrejningspunkt f multiplicerer en nedadgående kraft F anvendt på tidspunktet til sådan at den kan overvinde belastningen P udøvet af klippens masse på det punkt b . Hvis for eksempel længden til f er fem gange b f , kraften F ganges fem gange. (Højre) En nøddeknækkere er i det væsentlige to løftestænger forbundet med en stiftforbindelse ved et støttepunkt f . Hvis til f er tre gange b f , kraften F udøves manuelt på det punkt til ganges tre gange kl b , let at overvinde trykstyrken P af nøddeskallen. Encyclopædia Britannica, Inc.
Alle tidlige mennesker brugte armen i en eller anden form, for eksempel til at flytte tunge sten eller som gravestokke til jorddyrkning. Håndtagsprincippet blev brugt i swape eller shadoof, en lang løftestang drejet nær den ene ende med en platform eller vandbeholder hængende fra den korte arm og modvægte fastgjort til den lange arm. En mand kunne løfte flere gange sin egen vægt ved at trække ned i den lange arm. Denne enhed siges at have været brugt i Egypten og Indien til at rejse vand og løfte soldater over slagmarker allerede i 1500bce.
shadoof Shadoof, det centrale Anatolien, Tyrkiet. Noumenon
En kil er et objekt, der tilspidses til en tynd kant. At skubbe kilen i en retning skaber en kraft i en sidelæns retning. Det er normalt lavet af metal eller træ og bruges til at opdele, løfte eller stramme, som for at fastgøre et hammerhoved på dets håndtag.
kil Wedge bruges til at splitte træ. Shakespeare
Kilen blev brugt i forhistorisk tid til at splitte træstammer og klipper; en økse er også en kil, ligesom tænderne på en sav. Med hensyn til dens mekaniske funktion kan skruen betragtes som en kil viklet rundt om en cylinder.
en vigtig effekt af marshallplanen var
Et hjul og en aksel består af en cirkulær ramme (hjulet), der drejer på en aksel eller stang (akslen). I sin tidligste form blev det sandsynligvis brugt til at hæve vægte eller vandspande fra brønde.
Dets funktionsprincip forklares bedst ved hjælp af en enhed med et stort gear og et lille gear fastgjort til samme aksel. Tendensen til en styrke, F , anvendt i radius R på det store gear til at dreje akslen er tilstrækkelig til at overvinde den større kraft I i radius r på det lille gear. Kraftforstærkningen eller den mekaniske fordel er lig med forholdet mellem de to kræfter ( I : F ) og også lig med forholdet mellem radierne for de to gear ( R : r ).
hjul- og akselarrangementer To hjul- og akselarrangementer (A) Med et stort gear og et lille gear fastgjort til samme aksel eller aksel, en kraft F anvendt i radius R på det store gear er tilstrækkeligt til at overvinde den større kraft I i radius r på det lille gear, drejer akslen. (B) I et tromle- og rebarrangement, der er i stand til at hæve vægte, en stor tromle med radius R kan bruges til at dreje en lille tromle. En stigning i mekanisk fordel kan opnås ved at bruge den store tromle til at dreje en lille tromle med to radier samt en remskiveblok. Når en styrke F påføres rebet, der er viklet rundt om den store tromle, rebet viklet rundt om den lille to-radius tromle vinder af d (radius r 1) og ind på D (radius r to). Kraften I på remskivens radius overvindes let P, og den vedhæftede vægt løftes. Encyclopædia Britannica, Inc.
Hvis store og små gear udskiftes med store og små diameter tromler, der er pakket med reb, bliver hjulet og akslen i stand til at hæve vægten. Den vægt, der løftes, er fastgjort til rebet på den lille tromle, og operatøren trækker rebet i den store tromle. I dette arrangement er den mekaniske fordel radius af den store tromle divideret med radien af den lille tromle. En stigning i den mekaniske fordel kan opnås ved at bruge en lille tromle med to radier, r 1og r toog en remskive. Når der påføres en kraft på den store tromle, snor rebet på den lille tromle sig ind på D og ud af d.
Et mål for den kraftforstærkning, der er tilgængelig med remskive-og-reb-systemet, er hastighedsforholdet eller forholdet mellem den hastighed, hvormed kraften påføres rebet ( V F ) til den hastighed, hvormed vægten hæves ( V I ). Dette forhold er lig med den dobbelte radius af den store tromle divideret med forskellen i radierne for de mindre tromler D og d. Ligningen udtrykt matematisk V F / V I = 2 R / ( r to- r 1). Den egentlige mekaniske fordel I / F er mindre end dette hastighedsforhold afhængigt af friktion. En meget stor mekanisk fordel kan opnås med dette arrangement ved at gøre de to mindre tromler D og d med næsten lige radius.
