Hvordan beregne mekanisk fordel i fysikk

Hvordan beregne mekanisk fordel i fysikk


Mekanisk fordel i fysikk gjelder konseptet med å bruke en maskin til å utføre en viss mengde arbeid ved å bruke mindre kraft over en større avstand. Den faktor som kraften blir redusert ved bruk av maskinen blir kalt den mekaniske fordel. Alle maskiner som leverer mekanisk fordel er en av seks enkle maskiner eller kombinasjoner av dem. De seks enkle maskiner er en rampe, en kile, en skrue, en spak, et hjul og en trinse. Alle kan gi en mekanisk fordel, men noen mister effektiviteten til friksjon.

Bruksanvisning

1 Beregn den mekaniske fordelen av en rampe ved å dividere lengden av høyden. Finn mekanisk fordel, og sørg for at den er større enn en grunn, for å være en nyttig kile, må lengden være større enn høyden. Undersøke effekten av lange, lave ramper, hvor vekten skal løftes har å reise langt for å bli reist et lite beløp, og merk at den mekaniske fordelen er stor. Ikke glem at friksjon for en rampe kan være høy og redusere nyttig fordel av rampen.

2 Da kilen er bare en bevegelig rampe, beregne den mekaniske fordelen på samme måte. Finne den mekaniske fordel av kilen ved å dividere lengden av den høyde eller tykkelse. Enda mer enn ramper, kiler er gjenstand for høy friksjon, så sørge for at lengden av kilen er mye større enn høyden, slik at det er nyttig for formålet.

3 Siden en skrue er en rampe pakket rundt en sylinder, en tilsvarende rampe lengde og høyde til å beregne den mekaniske fordelen av en skrue. Ta lengden av en enkelt tråd som lengden av rampen og banen, eller avstanden mellom trådene, som rampen høyde. Beregne lengden av tråden ved å finne omkretsen av skruen fra ligningen C = pi xd hvor C er omkretsen, pi = 3,14 og d er diameteren til skruen. Dele omkrets i inches av banen i inches for å få den mekaniske fordel av skruen.

4 Beregn de mekaniske fordeler ved de forskjellige typer av spaker ved å dividere de tilsvarende lengder av spaken. For en tradisjonell spak med lasten i den ene enden, den kraft som utøves i den andre enden, og den omdreiningspunkt nær lasten, beregne den mekaniske fordel ved å dividere avstanden fra omdreiningspunktet til kraften av avstanden fra omdreiningspunktet til belastningen. Beregn mekanisk fordel for andre typer av hendlene, hvor belastningen og kraft er på samme side av omdreiningspunktet, på samme måte.

5 Beregn mekanisk fordel av et hjul på en aksel ved å erkjenne at hjulet er en spak som roterer i en sirkel og akselen er et lite hjul. Visual hjulet med omdreiningspunktet på midten av akselen, den belastning som virker på omkretsen av aksel og kraften som virker på omkretsen av hjulet. Beregn tilsvarende mekanisk fordel ved å dividere radien til hjulet ved radien av akselen.

6 Beregn den mekaniske fordel av et taljesystem ved å telle antallet av tau som støtter lasten. Begynn med en fast trinse, med den last som henger fra tauet på den ene side, og en kraftvinning av en med belastningen støttet av en tau. Gjøre trinsen en bevegelig trinse med den last som henger fra trinsen og den trinse båret av to lengder av tau med en mekanisk fordel av to. Med et taljesystem, er lik den mekaniske fordel antall bære taulengder.

Hint

  • Tenk å kombinere to enkle maskiner for en multiplisert mekanisk fordel, for eksempel ved hjelp av et hjul for å heve en last opp en rampe.
  • Friksjon vil redusere den teoretiske kraftvinning oppnås for mange av de enkle maskiner.