| به نسبت نیروی مقاوم بر نیروی محرک هر سیستمی مزیت مکانیکی آن سیستم گفته می‌شود. |
|
دید کلی
فرض کنید جسمی داخل ماشین قرار دارد، مزیت مکانیکی در خصوص ماشین نسبت بین نیرویی است که ماشین به جسم وارد می‌کند و نیرویی است که جسم به ماشین وارد می‌کند. مزیت مکانیکی نشان می‌دهد که ماشین نیروی وارده را چند برابر می‌کند. برای مثال ، شاید تصور کنید که استفاده از جک برای بلند کردن اتومبیل سبب می‌شود که ما کار کمتری برای بلند کردن آن انجام دهیم اما هرگز چنین نیست. می‌دانیم که برای بلند کردن اتومبیل باید مقدار معینی کار انجام شود، این مقدار با بکار گیری
جک کاهش پیدا نمی‌کند، جک تنها کار را آسانتر می‌کند.
مثلا برای بلند کردن اتومبیل بدون استفاده از جک لازم است شما نیرویی بیش از 5000 نیوتن را بر آن وارد کنید، مسلما وارد کردن چنین نیرویی توسط شما غیر ممکن است. جک به شما کمک می‌کند تا شما با نیرویی در حدود 100 نیوتن اتومبیل را بلند کنید، در این صورت جک اتومبیل نیروی وارد بر آن را حدودا 50 برابر کرده است، لذا گفته می‌شود که مزیت مکانیکی این جک حدودا 50 است.
ماشین ساده
گروهی از ماشینها که پایه و اساس ساخت ماشینهای دیگر را تشکیل می‌دهند، ماشین ساده نامیده می‌شوند. ماشینهای دیگر حالت تغییر شکل یافته ماشین ساده یا ترکیبی از چند ماشین ساده با یکدیگر هستند.
اهرم نوع اول
اهرم میله بلندی است که محلی از آن به جایی تکیه دارد. برای مثال میله الاکلنگ را در نظر بگیرید، میله‌ای از وسط به محلی تکیه دارد، دو نیرو از دو انتهای میله بر میله اثر می‌کنند و سبب نوسان میله می‌شود. به فرض اگر نیروی محرک از سمت راست بر انتهای میله بطور قائم و به سمت پایین وارد شود به علت اثر این نیرو ، نیروی مقاوم بر انتهای دیگر میله و به سمت بالا در راستای قائم وارد می شود، فاصله بین نیروی محرک تا تکیه گاه
بازوی محرک و فاصله بین نقطه اثر نیروی مقاوم تا تکیه گاه
بازوی مقاوم نامیده می‌شود.
اهرم نوع دوم
در این نوع از اهرم تکیه گاه بر یکی از دو انتهای میله منطبق است، اگر نیروی محرک بر انتهای دیگر میله و بطور قائم به سمت بالا وارد شود، نیروی مقاوم بر وسط میله در راستای قائم و به سمت بالا وارد می‌شود. در این حالت نیروی مقاوم بین تکیه گاه و نیروی محرک قرار دارد.
اهرم نوع سوم
در این نوع
اهرم که عکس نوع دوم است. میله از یکی از دو انتهای خود از بالا به تکیه گاه تکیه کرده است و نیروی محرک بر وسط میله اثر می‌کند، در راستای قائم و به سمت بالا و نیروی مقاوم بر انتهای دیگر میله و در راستای قائم به سمت بالا وارد می‌شود. در این نوع اهرم نیروی محرک بین تکیه گاه و نیروی مقاوم قرار دارد. مزیت مکانیکی اهرم همچون هر ماشین از نسبت نیروی محرک و مقاوم بدست می‌آید. البته اگر از اصطکاک صرفنظر کنیم، مزیت مکانیکی اهرم از نسبت طول بازوی محرک بر طول بازوی مقاوم هم بدست می‌آید.
قرقره
قرقره یک ماشین ساده است، هر قرقره محوری دارد که حول آن می‌تواند آزادانه بچرخد، البته گاهی می‌توان دو یا چند قرقره ثابت و متحرک را باهم ترکیب کرد و یک قرقره مرکب بوجود آورد. قرقره‌ها را می‌توان نوعی اهرم به شمار آورد با این تفاوت که دامنه حرکت اهرم محدود است، اما دامنه حرکت قرقره محدود نیست. در یک قرقره که از مرکز به محلی توسط میله متصل است و طنابی از دور آن رد شده و به یکی از دو انتهای آن جسمی آویزان است. اگر انتهای آزاد طناب را بکشیم جسم در سمت دیگر بالا می‌آید در این حالت قرقره ثابت است و نقطه تکیه گاه مرکز قرقره است و نیرویی که به سمت آزاد طناب وارد شود به عنوان نیروی محرک و نیرویی که به جسم وارد می‌شود به عنوان نیروی مقاوم است.
- قرقره متحرک:قرقره متحرک قرقره‌ای است که از مرکز آویزان نشده بلکه طنابی از قسمت پایین آن رد شده و یکی از دو انتهای طناب به سقف آویزان است و جسم از مرکز دیسک آویزان است. در این حالت محل اتصال طناب به کناره دیسک که در بالا به سقف وصل است به عنوان تکیه گاه است و نیرویی که به سر آزاد طناب وارد کنیم به عنوان نیروی محرک و نیرویی که بر جسم وارد می‌شود به عنوان نیروی مقاوم است.
- چرخ و محور:چرخ و محور شامل چرخی است که به مرکز آن میله‌ای وصل شده است با چرخاندن چرخ میله نیز می‌چرخد. از نمونه‌های چرخ و محور می‌توان کلید ، فرمان اتومبیل ، آچار ، پیچ گوشتی ، چرخ چاه و چرخ مته دستی را نام برد. در چرخ و محور معمولا نیروی محرک را به چرخ و نیروی مقاوم را به محور وارد می‌کنند اما برعکس این حالت نیز امکان پذیر است. برای اینکه افزایش یا کاهش نیرو را در این دو حالت احساس کنید می‌تواند به کمک یک سینی گود یا چرخ سه چرخه به عنوان چرخ و یک میله چوبی یا فنری به عنوان محور استفاده کنید. حال با یک دست چرخ را در دست بگیرید و بچرخانید و با دست دیگر محور را گرفته و مانع حرکت آن شوید، در این حالت چرخ و محور می‌چرخند.
در چرخ و محور بین شعاع چرخ و شعاع محور و نیروهایی که به چرخ و محور وارد می‌شوند رابطه برقرار است:
نیرویی که به چرخ وارد می‌شود/نیرویی که بر محور وارد می‌شود = شعاع محور/شعاع چرخ
سطح شیبدار
سطح شیبدار هم نوعی ماشین ساده است و سبب می‌شود که بتوانیم به کمک یک نیروی کم اما در مسافتی طولانی جسمی را به سمت بالا حرکت دهیم، در حالیکه ممکن است جابجا کردن این جسم بطور مستقیم از سطح زمین بر روی سطح بالایی در حد نیروی ما نباشد.
گوه و پیچ
گوه و پیچ نیز ماشینهای ساده هستند و می‌توان آنها را نوعی سطح شیبدار به حساب آورد. چاقوی معمولی یک گوه است، تیغه‌های قیچی نیز گوه هستند، گوه یک سطح شیبدار متحرک است. پیچ نیز سطح شیبداری است که به دور یک میله پیچیده شده، از ترکیب پیچ و قوه ،
مته بوجود می‌آید.
مباحث مرتبط با عنوان
