Простые механизмы

Физика > Простые механизмы

Простой механизм – устройство, изменяющее направление силы или увеличивающее ее. Выделяют 6 категорий.

Задача обучения

• Разобраться в том, как механизм использует силу для выполнения работы против силы нагрузки.

Основные пункты

• Разделение на 6 категорий появилось в эпоху Возрождения: рычаг, колесо и ось, ролик, наклонная плоскость, клин и винт.
• Простые механизмы могут объединяться с другими устройствами для создания более сложной конструкции. С их помощью объясняют процесс работы.
• Сила, вырабатываемая простым механизмом, способна превзойти изначальную.

Термины

• Механизм – механическое или электрическое устройство, выполняющее человеческие задачи.
• Система рычагов – увеличение силы при помощи рычага, совершающего обороты вокруг стержня.
• Механическое преимущество – соотношение полученной силы и изначальной.

Простые механизмы

Простой механизм – устройство, изменяющее направление или показатель силы. Это базовые приспособления, использующие рычаги для увеличения силы. Чаще всего этот термин употребляют для одной из 6 категорий, придуманных в эпоху Возрождения. Среди них:

• рычаг
• колесо и ось
• ролик
• наклонная плоскость
• клин
• винт.

Когда простой механизм соединяется с другим, формируется больший механизм, который можно разбить на детали и проследить элементарные движения в нем. Например, велосипед представлен колесами, рычагами и роликами.

Механика

Простой механизм обладает приложенной силой, функционирующей против силы нагрузки. Если не наблюдается траты на трение, то работа над нагрузкой приравнивается к работе прилагаемой силы. За счет пропорционального сокращения дистанции можно увеличить исходную силу. Если механизм не впитывает энергию, то механическое преимущество можно рассчитать из геометрии механизма. К примеру, механическое преимущество рычага = отношению всех рычагов.

Если простой механизм не расходует энергию на трение, то это идеальный механизм. В таком случае мощность подачи энергии приравнивается к мощности выхода энергии: P_in = P_out.

Другие примеры

Среди простых механизмов можно встретить лопаты и тачки. В них заметны три силы: входящая, исходящая и сила на оси вращения. В примере с тачками исходящая сила расположена между осью колеса и входной силой. В лопате – между осью поворота и нагрузкой.

Оба механизма применяют концепцию рычагов

---