Todos los dispositivos que pueden cambiar la magnitud y dirección de la fuerza se denominan colectivamente "máquinas". El uso de maquinaria no sólo puede reducir el trabajo físico, sino también mejorar la eficiencia del trabajo. Hay muchos tipos de maquinaria y son bastante complejas. Siguiendo la sugerencia de Galileo, se intentó dividir todas las máquinas en varias máquinas simples. En realidad esto es difícil. La investigación suele basarse en las siguientes máquinas. Por ejemplo, palancas, poleas, ejes, engranajes, planos inclinados, tornillos, cuñas, etc. Las primeras cuatro máquinas simples son deformaciones de palancas, por lo que se denominan "máquinas simples de palanca". Las tres últimas son deformaciones del plano inclinado, por lo que se denominan "máquinas simples de planos inclinados". No importa qué tipo de maquinaria simple se utilice, se deben seguir las leyes generales de la maquinaria: el principio de funcionamiento.
Herramienta
Máquina sencilla con una varilla recta o curva hecha de material rígido que puede girar alrededor de un punto o eje fijo bajo la acción de una fuerza externa. Hay un punto de apoyo (representado por O), un punto de acción de fuerza (F) y un punto de acción de resistencia (W). El eje fijo de rotación de la palanca se conoce comúnmente como "fulcro". La distancia vertical desde el eje de rotación hasta la línea de acción de potencia se llama "brazo de fuerza", y la distancia vertical desde el eje de rotación hasta la línea de acción de resistencia se llama "brazo de resistencia". Lo anterior es lo que comúnmente se conoce como disposición de tres partes y dos brazos. Debido a las diferentes posiciones de los tres puntos de la palanca, se producen diferentes efectos de fuerza.
Principio de apalancamiento
También conocido como "condición de equilibrio de apalancamiento[1]". Para equilibrar una palanca, las magnitudes de las dos fuerzas que actúan sobre la palanca (fuerza y resistencia) son inversamente proporcionales a sus brazos de momento. Potencia × brazo de potencia = resistencia × brazo de resistencia, expresado en expresión algebraica como F1 L1 = F2 L2 máquina simple.
Donde F1 representa poder, L1 representa brazo de poder, F2 representa resistencia y L2 representa brazo de resistencia. Como se puede ver en la fórmula anterior, para equilibrar la palanca, el brazo de potencia es varias veces el brazo de resistencia y la potencia es una fracción de la resistencia. Al usar una palanca, para ahorrar esfuerzo, debes usar una palanca con un brazo de potencia que sea más largo que el brazo de resistencia; si quieres ahorrar distancia, debes usar una palanca con un brazo de potencia que sea más corto que el brazo de resistencia; brazo. Por lo tanto, utilizar el apalancamiento ahorra mano de obra y distancia. Pero si quieres ahorrar esfuerzo, tienes que recorrer más distancia; si quieres recorrer una distancia más corta, tienes que trabajar más duro. Es imposible ahorrar esfuerzos y distancia recorrida.
Fuerza motriz
En cualquier máquina, ya sea simple o compleja, siempre actúan sobre dos fuerzas cuando funciona: una es la fuerza que impulsa la máquina, llamada "potencia", el Momento es la fuerza que hace que la palanca gire. La otra es la fuerza que impide el movimiento mecánico, llamada "resistencia". La resistencia es la fuerza que impide que la palanca gire. La energía puede ser energía humana, energía animal, energía eólica, electricidad, energía hidráulica, presión de vapor, etc. Además de las resistencias útiles que debemos superar, también existen resistencias inútiles e inevitables.
Principio
La línea recta trazada a lo largo de la dirección de la fuerza que pasa por el punto de acción de la fuerza se llama línea de acción de la fuerza.
Brazo de potencia
La distancia vertical desde el punto de apoyo hasta la línea de acción de fuerza se denomina "brazo de momento". La distancia vertical L1 desde el fulcro hasta la línea de acción de la fuerza se denomina "brazo de fuerza"; la distancia vertical L2 desde el fulcro hasta la línea de acción de resistencia se denomina "brazo de resistencia". Es incorrecto considerar la distancia larga de la varilla desde el punto de fuerza al fulcro como el brazo de momento, o considerar la distancia larga de la varilla desde el punto de resistencia al fulcro como el brazo de resistencia. Esto se debe a que los conceptos de brazo de poder y brazo de resistencia no están claros.
Brazo de resistencia
Ver brazo de potencia.
Eje de rotación
La rotación es un movimiento común. Cuando un objeto gira, todos sus puntos se mueven en un círculo. Los centros de estos círculos están en la misma línea recta, que se llama "eje de rotación". Puertas, ventanas, muelas, rotores de motores, etc. Todos ellos tienen un eje de rotación fijo, que sólo puede girar pero no trasladarse. Varias fuerzas actúan sobre un objeto y su efecto de rotación sobre el objeto depende de la suma algebraica de sus momentos. Si la suma algebraica de los momentos es igual a cero, el objeto girará a una velocidad constante o permanecerá estacionario a su velocidad angular original.
Tres tipos de apalancamiento
Generalmente existen dos formas de clasificar el apalancamiento. El primero se basa en la posición del fulcro, el punto de resistencia y el punto de fuerza; el otro es distinguir entre trabajo y esfuerzo; No importa cómo lo divida, siempre es inseparable de lo que ahorra trabajo, requiere mucho trabajo y no requiere esfuerzo. Máquina simple
Beneficios mecánicos
Cantidad física que representa el grado de ahorro de mano de obra mecánica. Aunque las máquinas nunca pueden ahorrar mano de obra, sí pueden ahorrarla. La fuerza que hace que la máquina realice un trabajo se llama "fuerza" (F), y la fuerza que impide que la máquina realice un trabajo se llama "resistencia" (P). El propósito del uso de maquinaria es equilibrar la resistencia con muy poca potencia.
El llamado beneficio mecánico (a) significa que la resistencia efectiva (P) y la potencia (F) de la máquina son menores que 1. Cuando la eficiencia mecánica> 1, ahorra mano de obra y tiempo. La eficiencia mecánica de todas las máquinas que ahorran mano de obra debe ser mayor que 1. Por ejemplo, las carretillas, los alicates, los destornilladores y las palancas que ahorran mano de obra son máquinas que ahorran mano de obra. Cuando la eficiencia mecánica = 1, no ahorra ni requiere mucha mano de obra. Como la física. Beneficios mecánicos
Aplicaciones de las palancas
Los diferentes tipos de palancas tienen diferentes características y usos. Si domina el principio del apalancamiento, podrá elegir conscientemente diferentes tipos de palancas para utilizar según sus propias necesidades. Para ser claros, la palanca que ahorra esfuerzo necesita moverse más distancia, la palanca que ahorra esfuerzo necesita ahorrar distancia, la palanca de brazos iguales no requiere ni esfuerzo ni distancia, y no existe ninguna palanca que ahorre esfuerzo y distancia. Que algunas palancas ahorren esfuerzo o distancia no es eterno. Dependiendo del uso, cambiará de ahorro de mano de obra a ahorro de distancia. Por ejemplo, el proceso de palear y cargar tierra en el vehículo cambiará. El punto de apoyo está entre el punto de fuerza y el punto de resistencia al palear, y el punto de fuerza está entre el punto de apoyo y el punto de resistencia al cargar tierra. Por esta razón, debes prestar atención a los siguientes puntos al utilizar el apalancamiento: 1. Al resolver un problema de palanca, debes dibujar un diagrama de acuerdo con el significado de la pregunta y marcar el punto de apoyo, la línea de fuerza y la línea de resistencia de la palanca en el diagrama. Al mismo tiempo, utilice segmentos de línea para representar los tamaños del brazo de potencia y del brazo de resistencia, y luego enumere las ecuaciones y realice cálculos basados en las condiciones de equilibrio de la palanca. 2. El brazo de momento es un concepto importante. El brazo de momento es la distancia vertical desde el fulcro hasta la línea de acción de la fuerza y no debe entenderse como la longitud desde el fulcro hasta el punto de acción de la fuerza. Tanto la fuerza como la resistencia se refieren a la fuerza que actúa sobre la misma palanca, no a la fuerza que actúa sobre un peso u otro objeto. 3. Cómo dibujar un diagrama esquemático de una palanca: (1) Dibuje una palanca: use líneas rectas gruesas para representar palancas rectas y líneas curvas gruesas para representar palancas curvas. (2) Encuentre el punto de apoyo cuando la palanca gira y marque la dirección de rotación de la palanca con una flecha al lado del punto de apoyo. (3) Determine la dirección de la fuerza y la resistencia según la dirección de rotación. Los puntos de acción de la fuerza y la resistencia deben dibujarse en la palanca, que se puede representar mediante un diagrama esquemático de la fuerza. (4) La línea de extensión y el brazo de momento de la línea de acción de la fuerza están representados por líneas de puntos. 4. La condición de equilibrio de la palanca se aplica a cualquier posición de equilibrio. El llamado equilibrio de la palanca significa que la palanca no gira cuando está parada o gira a una velocidad constante.
Báscula de acero
Es una herramienta de medición para medir la calidad de los objetos. Está fabricada según el principio de equilibrio de palanca y utiliza una perilla como eje giratorio. La balanza se compone principalmente de viga de pesaje, pesa, gancho de pesaje (o plato de pesaje), etc. Como se muestra en la Figura 1-23. g representa la gravedad de la acerada y el punto B es su punto clave. Si no se cuelgan pesas, el punto A es la "estrella fijadora" de la barra de acero. Después de agregar W al gancho de la balanza, mueva el peso desde el punto A a la posición de la balanza A’ correspondiente a la fuerza g. La balanza es una herramienta de medición inventada y utilizada por los trabajadores de nuestro país durante mucho tiempo. Las antiguas barras de acero se medían en kilogramos, ahora se miden en kilogramos.
Instantáneo
También conocido como “torque”, es una cantidad física que indica que cuando una fuerza actúa sobre un objeto, hace que el objeto gire o cambie su estado de rotación. El momento es una cantidad vectorial. La magnitud del momento es igual al producto de la fuerza por la distancia perpendicular desde el eje de rotación a la línea de acción de la fuerza. Si la fuerza que actúa sobre un objeto no está en un plano perpendicular al eje de rotación O, se debe descomponer en dos componentes: una componente es paralela al eje de rotación; Sólo la componente de fuerza en el plano de rotación puede cambiar el estado de rotación del objeto. Así que en el cálculo de que el momento es igual al producto de la fuerza por el brazo, se debe entender la componente de la fuerza en el plano de rotación de su punto de acción. Si este punto está sobre la línea de fuerza, el momento es cero. Si varias fuerzas actúan sobre un objeto simultáneamente, el momento resultante es la suma algebraica de todos los momentos que lo componen. Para un objeto en equilibrio, la suma de los momentos en el sentido de las agujas del reloj es igual a la suma de los momentos en el sentido contrario a las agujas del reloj. En la unidad SI, la unidad de torque es el metro Newton. Su dirección está determinada por la regla de la espiral derecha. En la etapa de secundaria, debido a que solo estudiamos el equilibrio de objetos con un eje de rotación fijo, solo existen dos tipos de par de dirección. El momento en que un objeto gira en sentido antihorario es positivo y el momento en que un objeto gira en sentido horario es negativo. Cuanto mayor sea el par, más evidente será el efecto de cambiar el estado de rotación del objeto. Cuando empujas la puerta con la misma fuerza, el punto de aplicación de la fuerza está más alejado del eje de rotación y perpendicular a la puerta. Cuanto mayor sea el brazo de momento, más esfuerzo se ahorra.
Pareja
Dos fuerzas que son iguales en magnitud y opuestas en dirección, pero cuyas líneas de acción no están en la misma línea recta, se llaman "parejas". Al roscar hilos con ambas manos o al girar llaves y machos con la mano, la acción ejercida suele ser un par. Puede hacer que un objeto gire o cambie su estado de rotación. La fuerza que ejercen las manos del conductor al girar el volante es un par de fuerzas. El efecto rotacional del par depende de la magnitud del momento del par.
El momento de un par es igual al producto de la magnitud de cualquier fuerza y la distancia vertical (el brazo del par) entre las líneas de acción de las dos fuerzas. Como se muestra en la Figura 1-24. Si la dirección de la fuerza F es perpendicular a AB y la longitud de AB es igual a D, entonces el momento de par (m) de este par es: m = FD. donde Fd es la magnitud del momento del par y el símbolo se utiliza para indicar la dirección del par. Se estipula que el par galvánico gire en sentido antihorario para tomar "+" y viceversa (también se puede estipular que el par galvánico gire en sentido antihorario para tomar "+", y luego el par galvánico gire en sentido antihorario para tomar "-"). Cabe señalar que cuando la dirección de la fuerza en el par no es perpendicular a AB, se debe descomponer en componentes verticales como el momento y luego calcularla. El momento de pareja (es decir, el momento de la pareja) nada tiene que ver con el punto sobre el que gira. Debido a que la fuerza resultante del par es cero, no puede hacer que el objeto se mueva. Solo puede hacer que el objeto gire o cambie el estado de rotación del objeto.
Momento de par
La abreviatura de "par de par", también conocido como "par de par". Un par son dos fuerzas paralelas iguales, y su momento combinado es igual al producto de una de las fuerzas paralelas y la distancia entre las fuerzas paralelas (llamada brazo de par), lo que se denomina "momento de par". nada que ver con la posición del eje de rotación. El momento de un par es un vector cuya dirección está relacionada con las direcciones de las dos fuerzas que forman el par según la ley de la espiral derecha. Para objetos con un eje fijo, el objeto girará alrededor del eje fijo bajo la acción del par de fuerza; para objetos sin un eje fijo, bajo la acción del par de fuerza, el objeto girará alrededor del eje del centro de masa; .
Brazo de acoplamiento
La distancia vertical entre dos fuerzas en un par. Consulte el gráfico de barras acopladas 1-24.
Rueda y Eje
Es una máquina de palanca simple formada por dos ruedas de diferentes radios fijadas sobre un mismo eje. Una rueda con un radio mayor y un eje con un radio menor. Formalmente son discos, pero en esencia, sólo su diámetro o radio juega un papel mecánico. r representa el radio de la rueda, que es el brazo de potencia; r representa el radio del eje, que es el brazo de resistencia o representa el punto de apoyo; Cuando el eje gira a una velocidad constante, potencia × radio de la rueda = resistencia × radio del eje, por lo que cuanto mayor sea la diferencia de radio entre la rueda y el eje, más esfuerzo se ahorrará. La potencia en la fórmula anterior está representada por F y la resistencia está representada por W, que puede escribirse como FR=Wr. Dicho esto, utilizar un eje ahorra mano de obra. Si cuelgas objetos pesados en las ruedas, se convertirá en un eje laborioso, pero ahorrarás distancia. El principio del eje también se puede analizar utilizando el principio del trabajo mecánico. Para cada rotación del eje, el trabajo de potencia es igual a F×2πR, y el trabajo de resistencia es igual a W×2πr r. Ignorando resistencias inútiles, cabrestantes, tornos, molinos de piedra, volantes de automóviles, cabrestantes manuales, etc. En la vida cotidiana mecánica se ven comúnmente máquinas de eje.
Polea
Una polea es un mecanismo simple que es una palanca de deformación. Es una rueda que puede girar alrededor de un eje central y que tiene ranuras a su alrededor. Al usarlo, seleccione según sea necesario. Las poleas se pueden dividir en bloques de corona, poleas móviles, bloques de poleas y poleas diferenciales. Algunos ahorran esfuerzo y otros pueden cambiar la dirección de la fuerza, pero no pueden ahorrar esfuerzo.
Polea fija
El eje de la polea es fijo y es esencialmente una palanca de brazos iguales. Tanto el brazo de potencia como el brazo de resistencia tienen el radio r de la polea. Según el principio de apalancamiento, Fr1=Wr2. Su ventaja mecánica es cambiar la dirección del poder. Si desea levantar un objeto a un lugar alto, puede usar fuerza hacia arriba, como una grúa, o puede usar fuerza hacia abajo para facilitar el trabajo.
Polea móvil
Polea cuyo eje se mueve con el peso. Es esencialmente una palanca cuyo brazo de potencia es dos veces más largo que el brazo de resistencia. Según el principio de equilibrio de palanca, wr = f 2r, su ventaja mecánica cambia la dirección de la fuerza. Su dirección es consistente con la dirección del movimiento del objeto.
Polea
La combinación de polea móvil y grúa se denomina "polea". Como mover la polea ahorra esfuerzo, la grúa puede cambiar la dirección de la fuerza. Si se combinan varias poleas móviles y grúas en un bloque de poleas, se puede cambiar la magnitud y dirección de la fuerza. Los polines ordinarios constan de la misma cantidad de poleas corona y poleas móviles. Estas poleas están ubicadas alternativamente en el mismo marco de rueda (o "eje") de arriba a abajo, o están montadas una al lado de la otra en el mismo eje. Un extremo de la cuerda se fija en el marco de la rueda superior, lo que equivale a estar atado a un dispositivo de suspensión fijo, y luego la cuerda se enrolla alrededor de cada polea inferior y de la grúa superior, por turno. Utilice la fuerza F para tirar de la cuerda en el extremo libre y el peso tirado se colgará del marco de la rueda móvil. Todas las partes de la cuerda pueden considerarse paralelas entre sí. Cuando la tensión y el peso están equilibrados, el peso W recaerá igualmente en cada sección de cuerda. Si hay n grúas y n poleas móviles, y el movimiento es uniforme, entonces la fuerza F requerida sigue siendo la misma que la anterior. Así podrás ahorrar esfuerzo al levantar objetos pesados.
La relación de transmisión es F:W=1:2n. Tenga en cuenta que cuando se utiliza un bloque de poleas, no se puede ahorrar energía, sólo se puede ahorrar energía, pero el ahorro de energía se basa en la distancia (es decir, la carrera). Los bloques de corona, poleas móviles y bloques de poleas analizados anteriormente son conclusiones a las que se llegó sin considerar la gravedad de la polea y la resistencia a la fricción entre la polea y el eje. Pero en uso, existe un peso real de la rueda y una resistencia a la fricción, por lo que la fuerza real utilizada es mayor.
Polea diferencial
El polipasto de cadena es un conjunto de poleas que se utiliza para la elevación. La imagen de arriba muestra la grúa, que consta de dos discos A y B de diferentes diámetros montados en el mismo eje. Debajo está la polea móvil, que está conectada con la grúa puente con una cuerda de hierro para formar un bloque de polea. Si el radio de la rueda grande A es R y el radio de la rueda pequeña B es R, como se muestra en la Figura 1-25. Cuando la cremallera eléctrica F hace que la rueda grande gire una vez, la cremallera eléctrica F se mueve hacia abajo 2πr y la rueda grande aprieta la cadena 2πR. En este momento, la rueda pequeña también gira una vez y la longitud de la cadena disminuye 2πR, por lo que la altura. y el peso W de la polea móvil aumenta, debido a que 2R es mayor que (R-r), el beneficio mecánico de la polea diferencial es mayor que 1. Si se mejora la eficiencia mecánica, la diferencia de radio de las dos ruedas se puede reducir al mismo tiempo. Este tipo de maquinaria también se denomina "polipasto" y puede accionarse manual o eléctricamente. La cadena está cerrada. Para evitar el deslizamiento entre la polea y la cadena, la polea tiene dientes que se acoplan con la cadena.
Inclinación
Máquina sencilla que se utiliza para superar la dificultad de levantar objetos pesados verticalmente. Tanto las relaciones de distancia como de fuerza dependen de maquinaria simple.
Si la fricción es pequeña en el ángulo de inclinación, se puede lograr una alta eficiencia. f representa la fuerza, L representa la longitud de la pendiente, H representa la altura de la pendiente y el peso del objeto es g. Independientemente de la resistencia inútil, siga el principio de trabajo. Obtener FL=Gh. Los experimentos han demostrado que la fuerza de tracción F, matemáticamente importante, para tirar de un objeto pesado hacia arriba a lo largo de una superficie inclinada suave es menor que la gravedad G del objeto pesado, es decir, usar una superficie inclinada puede ahorrar esfuerzo. Cuando la altura de la pendiente permanece constante, las pendientes de diferentes longitudes L requieren diferentes fuerzas de tracción: cuanto más larga L, menor F, lo que ahorra esfuerzo cuanto más larga es la pendiente, más esfuerzo se ahorra, pero se desperdicia la distancia;
Espiral
Es una máquina sencilla como un plano inclinado. Por ejemplo, un gato de tornillo puede levantar objetos pesados y es una máquina que ahorra mano de obra. Un gato consta de una varilla con rosca externa que gira y se eleva en un tubo con rosca interna y se utiliza para levantar objetos pesados. Según el principio de trabajo, el tornillo gira una vez bajo la acción de la fuerza F, y el trabajo realizado por F sobre el tornillo es F2 π L.. Cada vez que el tornillo gira una vez, el peso se eleva un paso (es decir , la distancia vertical entre las dos roscas), y el tornillo contrapesa el peso. El trabajo realizado por el objeto es Gh. Según el principio de funcionamiento, se pueden levantar objetos pesados con muy poca fuerza. Las espirales son ineficientes debido a la fricción. Aun así, la relación de fuerza G/F sigue siendo muy alta y la relación de distancia está determinada por 2π L/h. El uso de tornillos generalmente se puede dividir en tres categorías: fijación, transmisión de fuerza y transmisión.
Engranajes y juegos de engranajes
No ahorra trabajo cuando dos engranajes engranan entre sí en un estado equilibrado, porque la esencia de los engranajes son dos palancas de brazos iguales, por lo que el Los engranajes engranados entre sí no ahorran esfuerzo y sólo ahorran revoluciones.
Choque
También conocido como “cuña”, comúnmente conocido como “cuña”. Es una máquina sencilla cuya sección transversal es un triángulo (triángulo isósceles o triángulo rectángulo). La base del triángulo se llama la parte posterior de la división y los otros dos lados se llaman lados de la división. Si la fuerza F actúa en la parte posterior de la división, la fuerza que actúa sobre el objeto que se está partiendo se divide en dos partes por el lado dividido, como se muestra en la Figura 1-26. p es la resistencia en la cuña. Si se ignora la fuerza de fricción entre la cuña y el objeto, se puede utilizar el método de descomposición de la fuerza para saber que P es perpendicular a la pendiente de la cuña. El efecto de P se puede dividir en dos componentes: uno es perpendicular a la dirección de la cuña, su magnitud es igual a P COS α y no tiene ningún efecto sobre el movimiento, el otro es opuesto a la dirección del movimiento de la cuña; su magnitud es igual a p sen α y dificulta el movimiento. Entonces, cuando f = 2p sen α, la división puede avanzar, por lo que la proporción de P a F es igual a la relación entre la longitud de la superficie dividida y el grosor de la parte posterior de la división, por lo que cuanto más delgada sea la parte posterior de la División, cuanto más larga sea la superficie dividida, más ahorro de mano de obra será. Las fracturas tienen muchos usos y pueden usarse como herramientas de corte como cuchillos, hachas, cepillos, cinceles, palas, etc. Se puede utilizar para sujetar objetos, como espigas de hormas de zapatos, mangos de hachas, etc., y calzarlos para apretarlos; también se puede utilizar para levantar, como reemplazar columnas y vigas colgantes en la construcción de una casa;
Éxito
Es una medida de cantidades físicas y cambios de energía que describen el proceso de cambio de estado de un objeto. El concepto de trabajo proviene de la palabra “trabajo” en la vida diaria. En física, tiene un significado especial. Cuando una fuerza constante F actúa sobre un objeto y el desplazamiento del punto de aplicación de la fuerza es S, el trabajo es igual al producto de la fuerza por la distancia.
Para los estudiantes de secundaria, siempre que esté claro que "bajo la acción de una fuerza, el objeto ha viajado una cierta distancia en la dirección de la fuerza, entonces la fuerza ha realizado un trabajo sobre el objeto", significa que bajo En la acción de una fuerza constante, el objeto se mueve en la dirección de la fuerza. En el caso de un movimiento lineal unidireccional en la dirección, el trabajo se puede calcular mediante la fórmula W=FS. Cuando un objeto realiza un movimiento lineal no unidireccional bajo la acción de una fuerza constante, como un movimiento de lanzamiento vertical hacia arriba, un movimiento de lanzamiento horizontal, un movimiento de lanzamiento inclinado, etc. , y la dirección del movimiento de la fuerza y el objeto no son necesariamente la misma. Se debe profundizar en la comprensión del trabajo ya que "el trabajo realizado por la fuerza sobre el objeto es igual al producto de la fuerza, el desplazamiento del punto". de aplicación de fuerza y el coseno del ángulo entre la fuerza y el desplazamiento", es decir, W= FScosα. Entre ellos, W representa el trabajo realizado por la fuerza externa F sobre el objeto, S representa la distancia que se mueve el objeto y α representa el ángulo entre F y S. Según la fórmula, este artículo estudia varias situaciones en las que la fuerza sí funciona. sobre el objeto: 1. Cuando α = 0, W = FS, la fuerza realiza un trabajo positivo sobre el objeto 2. Cuando 0;cosα>0, la componente efectiva Fcosα de la fuerza f es consistente con la dirección del movimiento del objeto, y la fuerza f lo hace; trabajo positivo sobre el objeto 3. Cuando α=90°, cosα=0, entonces W=0, la fuerza F no realiza ningún trabajo sobre el objeto 4. Cuando 180 >:α> -1 < cosα<0, luego w
Principio de funcionamiento
También conocido como "principio de funcionamiento mecánico". Es decir, el trabajo realizado por la potencia de la máquina es igual al trabajo realizado por la máquina para vencer la resistencia. En otras palabras, el uso de cualquier maquinaria no puede ahorrar mano de obra. Trabajo dinámico con movimientos, también llamado trabajo de entrada o trabajo total. Trabajo de resistencia W resistencia incluye W resistencia útil (también llamado trabajo de salida) superando la resistencia útil y W trabajo inútil (también llamado trabajo perdido) superando la resistencia inútil, es decir, W potencia = W resistencia = W útil + W inútil. También se puede escribir como W entrada = W salida + W pérdida. El principio de funcionamiento es el principio básico de la maquinaria. Para ahorrar mano de obra, es necesario recorrer más distancias, para recorrer menos distancias, es necesario trabajar más duro y no se puede utilizar ninguna maquinaria para ahorrar trabajo. En el proceso de trabajo mecánico, sólo en condiciones ideales donde no hay resistencia inútil y la propia máquina se mueve a una velocidad uniforme, el trabajo útil es igual al trabajo total y la eficiencia es del 100%. De hecho, debe haber una resistencia inútil y la eficiencia debe ser inferior al 100%, es decir, siempre resulta laborioso utilizar cualquier maquinaria en las circunstancias reales. Debe quedar claro que el trabajo útil es igual al trabajo total sólo en condiciones ideales.
Gong Zheng
Cuando el ángulo entre la dirección de la fuerza y la dirección de desplazamiento del punto de acción de la fuerza es menor de 90° y mayor o igual a 0° (es decir , α es un ángulo agudo), según la fórmula El trabajo realizado por la fuerza A es positivo Cuando el ángulo α entre la fuerza F y el desplazamiento S = 0, W = fscos 0 = fs, F realiza el trabajo positivo máximo 0 & ltα&; lt;
Trabajo negativo
Cuando el ángulo entre la dirección de la fuerza y la dirección de desplazamiento del punto de fuerza es mayor que 90° y menor o igual a 180, entonces cos α < 0, y el trabajo es negativo según la fórmula. Cuando una fuerza realiza un trabajo negativo sobre un objeto, A significa que el objeto sobre el que se ejerce la fuerza realiza un trabajo positivo para vencer la resistencia. Ambas declaraciones describen el mismo proceso físico. Por ejemplo, el aire en un compresor de aire realiza un trabajo negativo sobre el pistón. También se puede decir que el pistón supera la presión del aire y realiza un trabajo positivo. Por ejemplo, si un automóvil frena repentinamente, las ruedas dejan de girar y los neumáticos se deslizan por el suelo, entonces la fuerza de fricción realiza un trabajo negativo sobre el automóvil. Por el contrario, también se puede decir que el automóvil supera la fuerza de fricción y lo hace. trabajo positivo.
Potencia
La relación entre el trabajo realizado y el tiempo que se tarda en completar el trabajo se llama "potencia". Inicialmente, la potencia se definió como "el trabajo realizado por unidad de tiempo", que se refiere a la situación en la que la velocidad de realización del trabajo permanece sin cambios y es fácil de comprender para los estudiantes de secundaria. La potencia, definida como "la relación entre el trabajo realizado y el tiempo necesario para realizar el trabajo", se refiere a la potencia promedio y la potencia instantánea cuando la velocidad del trabajo es constante. Para el caso de velocidad de trabajo desigual, si el tiempo es mayor, es la potencia promedio; cuando el tiempo tiende a cero, esta tasa solo puede representar la potencia promedio de la máquina dentro de un período de tiempo t. P=Fv tiene diferentes significados. Si la velocidad V representa la rapidez promedio, entonces P representa la potencia promedio. Si V representa la velocidad instantánea, entonces P representa la potencia instantánea de la máquina en un momento determinado. En la fórmula, la fuerza es un vector, la velocidad también es un vector y la potencia es un escalar. Métodos: Uno es el "producto escalar"; el otro es el "producto vectorial". El "producto escalar" de dos vectores es una cantidad escalar, y su magnitud (к) es el producto de la magnitud de los dos vectores y el coseno del ángulo entre los dos vectores, expresado por la fórmula P=Fv. De hecho, P debería ser el producto escalar de vector y vector, es decir, la potencia P resultante debería ser un escalar.
En cuanto a la relación inversa entre F y V en la fórmula P=Fv, debe quedar claro que no puede divorciarse de condiciones específicas para evitar resultados falaces. Debido a que la fuerza de tracción de una máquina está limitada por la velocidad, la estructura y las condiciones operativas de la máquina, la potencia normal y la fuerza máxima de cualquier máquina se especifican durante el diseño y la fabricación. Más allá del rango de fuerza máxima, la fuerza de tracción es inversamente proporcional a la velocidad y no es aplicable. Por otro lado, la fuerza de tracción de la máquina no puede acercarse a cero y la velocidad de la máquina se puede aumentar infinitamente. Porque cualquier máquina encontrará resistencia al trabajar, y la resistencia también está relacionada con la velocidad de la máquina. Incluso sin carga, todavía existe resistencia a la fricción entre las piezas. Para mantener el funcionamiento de la máquina, la fuerza de tracción del motor no debe ser menor que la resistencia que encuentra. Por tanto, su velocidad no se puede aumentar indefinidamente. Por tanto, cualquier máquina tiene una determinada potencia máxima de salida y una determinada velocidad máxima y fuerza máxima. La unidad de potencia común es el vatio (julios/segundo), abreviado como vatio, y el símbolo de la unidad es w. Técnicamente, los kilovatios se utilizan generalmente como unidad de potencia. En el pasado, había ergios/segundo, Newton metros/segundo y kilogramo fuerza metros/segundo. La potencia promedio en el intervalo t, cuando el objeto está sujeto a una fuerza constante, también se puede expresar como p = f, donde es la velocidad promedio dentro de un cierto período de tiempo. La potencia promedio varía con el tiempo utilizado, por lo que cuando se habla de potencia promedio, asegúrese de indicar la potencia promedio en qué período de tiempo. Consulte Barra de energía.
Poder instantáneo
Es "poder instantáneo", denominado potencia. Describe el producto de la velocidad instantánea de la máquina que se mueve entre objetos en un momento determinado. Cuando se trabaja con velocidad promedio, P, por supuesto, significa potencia promedio. Si se mide la velocidad instantánea, entonces P representa la potencia instantánea de la máquina en un momento determinado. Cuando se mueve a velocidad constante, la potencia instantánea y la potencia promedio son iguales. Concepto de apalancamiento: cuando la distancia entre el punto de fuerza y el fulcro es menor que la distancia entre el punto de resistencia y el fulcro, se ahorra esfuerzo. Cuando la distancia entre el punto de fuerza y el fulcro es mayor que la distancia entre el punto de resistencia y el fulcro, se vuelve laborioso. Cuando la distancia entre el punto de fuerza y el fulcro es igual a la distancia entre el punto de resistencia y el fulcro, no hay esfuerzo ni esfuerzo.
Editar clasificación de este párrafo
La primera clasificación
El primer tipo de palanca: la fuerza F y la resistencia útil W están a ambos lados del fulcro. Esta palanca no es fácil ni laboriosa. Por ejemplo, las tijeras para cortar láminas de metal tienen hojas cortas y su eficiencia mecánica es muy superior a 1. Esto se debe a que la placa de metal es relativamente dura, la hoja es corta y el mango es largo. Es decir, el brazo de potencia es más grande que el brazo de resistencia y la fuerza que se puede utilizar es menor. Las palancas que entran en esta categoría también incluyen cortadores de alambre, etc. Las tijeras que se utilizan para confeccionar y cortar telas en casa tienen básicamente el mismo largo que la hoja, es decir, el brazo de potencia y el brazo de resistencia son iguales, que es un tipo que no requiere esfuerzo y esfuerzo. Debido a que el grosor de la tela es relativamente delgado, no requiere mucha fuerza, por lo que si corta en línea recta, el filo del cuchillo será más largo, por lo que la fuerza no será fuerte y la tela se cortará en línea recta. También entra en esta categoría la escala física. Otro ejemplo son las tijeras que se utilizan para cortes de pelo. Las hojas son largas, es decir, el brazo de potencia es más pequeño que el brazo de resistencia y su eficiencia mecánica es inferior a 1. Esto se debe a que cortar el cabello no requiere mucha fuerza y la hoja es más larga, por lo que el cabello se puede cortar de manera más rápida y ordenada. El segundo tipo de palanca: el punto de apoyo y el punto de fuerza están a ambos lados del punto de resistencia efectiva. El brazo de potencia de este tipo de palanca es más grande que el brazo de resistencia y su eficiencia mecánica es siempre mayor que 1, por lo que siempre ahorra más trabajo. Por ejemplo, las cortadoras de paja y las carretillas utilizan este tipo de palanca. El tercer tipo de palanca: el punto de apoyo y los puntos de resistencia útiles están a ambos lados del tomacorriente. El brazo de potencia de este tipo de palanca es más pequeño que el brazo de resistencia y la eficiencia mecánica es siempre menor que 1, por lo que siempre resulta laborioso. Por ejemplo, el pedal de una máquina de coser y los clips de bambú que se utilizan para sujetar los alimentos pertenecen a este tipo de palanca.
El segundo método de clasificación
El primer tipo de palanca: es una palanca que ahorra mano de obra, es decir, el brazo de potencia es más grande que el brazo de resistencia. Como martillo de garra, alicates de carpintería, carretilla, tabla de refrescos, cortadora de césped, etc. El segundo tipo de palanca es la palanca de esfuerzo, donde el brazo de potencia es más pequeño que el brazo de resistencia. Como pinzas, cañas de pescar y tijeras para cortar el pelo. El tercer tipo de palanca: una palanca que no ahorra ni requiere mucha mano de obra, es decir, el brazo de poder es igual al brazo de resistencia. Su eficiencia mecánica es igual a 1. Como Yao Ping y Tianche.