Простий механізм
З Вікіпедії, безкоштовно encyclopedia
Прості механізми — різні пристрої, які дозволяють виконувати роботу за умови докладання до тіла порівняно невеликої сили (при одночасному збільшенні відстані переміщення) та змінювати напрям дії сили на зручніший для людини.
Жоден простий механізм не дає виграшу в роботі, а дає залежно від наявних потреб тільки виграш або в силі (F), або у відстані.
Загалом, їх можна визначити як найпростіші механізми, які використовують виграш у силі для збільшення сили.[1] Зазвичай цей термін застосовують до шести класичних простих механізмів, винайдених ученими епохи Відродження:[2][3][4]
Іноді цей список скорочують, вважаючи, наприклад, що клин та гвинт є різновидами похилої площини. Іноді до простих механізмів додають також гідравлічні пристрої, такі як поршень.
Простий механізм використовує одну прикладену силу для роботи проти однієї сили навантаження. Без урахування втрат на тертя робота, що виконується над вантажем, дорівнює роботі, яку виконує прикладена сила. Механізм може збільшувати вихідну силу завдяки пропорційному зменшенню відстані, на яку переміщується вантаж. Відношення вихідної сили до прикладеної сили називають виграшем у силі.
Прості механізми можна застосувати для отримання виграшу в швидкості переміщення. У цих випадках переміщувана частина пов'язана з довгим кінцем важеля (наприклад, поршень парової машини паровоза через шатун передає велике зусилля на коротке плече кривошипа, внаслідок чого обід колеса набуває великої швидкості), вільним кінцем талі тощо, і для приведення механізму в дію слід застосувати силу, у відповідне число разів більшу, ніж сила протидії[5].
Прості механізми можна вважати елементарними «будівельними блоками», з яких складаються дедалі складніші машини (іноді звані «складеними механізмами»[6][7])[1][8]. Наприклад, колеса, важелі та блоки використовують у механізмі велосипеда[9][10]. Виграш у силі складеного механізму дорівнює добутку виграшів у силі простих механізмів, з яких він складається.
Хоча вони, як і раніше, мають велике значення в механіці та прикладній науці, сучасна механіка вийшла за рамки уявлень про найпростіші механізми як про мінімальні будівельні блоки, з яких складаються всі машини, що виникли в епоху Відродження як неокласичне розширення давньогрецьких текстів. Ці шість категорій неадекватно описують величезне розмаїття та витонченість сучасних механічних з'єднань, які виникли під час промислової революції. Різні автори пост-ренесансу склали розширені списки «простих механізмів», часто використовуючи такі терміни, як базові машини[9], складені машини[6] або елементи машин, щоб відрізнити їх від класичних простих механізмів, описаних вище. До кінця 1800-х років Франц Рело[11] ідентифікував сотні елементів машин, назвавши їх простими машинами[12]. Сучасна теорія машин аналізує машини як кінематичні ланцюги, складені з елементарних зв'язків, званих кінематичними парами.