ماشین و آسان شدن کار به کمک آن

هر اسبابی که به طریقی سبب آسان شدن کار گردد ماشین نامیده می شود.

ماشین ها به صورت های گوناگون در انجام کارها به ما کمک می کنند:

١. ماشین ها گاهی باعث تغییر محل وارد شدن نیرو به جسم و گاهی نیز باعث تغییر جهت نیرو می شوند. قرقره ی بالای پرچم، دوچرخه، قیچی همه از راه تغییر جهت نیرو به ما کمک می کنند.

٢. ماشین ها گاهی با افزایش مقدار نیرو به ما کمک می کنند. (مانند دیلم، انبردست، در قوطی بازکن).

٣.گاهی ماشین ها با افزایش مسافت اثر نیرو بر جسم و افزایش سرعت انجام کار ماشین ها به ما کمک می کنند. (جارو فراشی، انبر ، موچین، یخ گیر و ...)

یک ماشین می تواند در یک زمان هم افزایش نیرو و هم تغییر جهت نیرو داشته باشد مانند جک اتومبیل و یا در یک زمان هم جهت نیرو را عوض کند و هم مسافت اثر نیرو را زیاد کند مانند دوچرخه ولی هرگز نمی تواند در یک زمان هم مقدار نیرو و هم مسافت اثر نیرو را افزایش دهد, زیرا در این صورت کارگرفته شده از ماشین بیش تر از کار داده شده به آن خواهد بود که البته چنین چیزی غیرممکن است.

کارداده شده و کارگرفته شده از ماشین

برای آن که یک ماشین کار انجام دهد, باید نخست بر روی آن کار انجام دهیم, نیرویی که به این منظور به ماشین وارد می شود, نیروی محرک و کار این نیرو را کار نیروی محرک (کار داده شده) می نامند.

برای اندازه گیری این کار کافی است نیرویی که به ماشین وارد می شود در طولی که طی می کند ضرب شود.

نیرویی را که ماشین باید بر آن غلبه کند، نیروی مقاوم و کار این نیرو کار نیروی مقاوم (کار مفید) نامیده می شود برای محاسبه کار مفید, نیروی مقاومی که بر آن غلبه شده است در جابه جایی آن ضرب می کنیم.

از کاری که به ماشین داده ایم، کم می کنیم.

کار غیر مفید = کار داده شده - کار مفید

ماشین های کامل (ایده آل)

این نوع ماشین، ماشین خیالی است که همه کار داده شده را به صورت مطلوب ما صرف غلبه بر نیروی مقاوم می کند. در چنین ماشینی اتلاف انرژی وجود ندارد و کار نیروی محرک با کار نیروی مقاوم برابر است.

ماشین های واقعی

ماشین هایی هستند که در عمل با آن ها سر و کار داریم .

در همه ماشین ها بخشی از کار نیروی محرک صرف غلبه بر نیروهای مقاوم ناخواسته (اغلب اصطکاک) می شود و در نتیجه کار نیروی مقاوم همواره کمتر از نیروی محرک است.

توجه: در ماشین های واقعی نیز همیشه کاری که به ماشین داده می شود با کل کاری که از ماشین گرفته می شود برابر است. اما تمام کار گرفته شده از ماشین به صورت مطلوب نیست.

مزیت مکانیکی

مزیت مکانیکی نشان می دهد که ماشین نیروی وارده را چند برابر می کند.

برای بررسی طرز کار ماشین ها از دو نوع مزیت مکانیکی استفاده می شود.

مزیت مکانیکی ایده آل:

نسبت را مزیت مکانیکی ایده آل (کامل) می گویند.

نسبت را مزیت مکانیکی واقعی می گویند.

نکته: مزیت مکانیکی کمیتی نسبی بوده و بدون واحد بیان می شود.

نکته: در یک ماشین واقعی چون کار خروجی از کار یا انرژی ورودی کمتر است، بازده ماشین همیشه کوچکتر از یک است.

بازده را می توان از راه های دیگر نیز به دست آورد:

مزیت مکانیکی نشان می دهد ماشین چگونه به ما کمک می کند:

مثال: در یک ماشین با وارد کردن نیروی ٣٠ نیوتنی می توان یک وزنه ٦٠٠ نیوتنی را بلند کرد. مزیت مکانیکی واقعی چقدر است و ماشین از چه راهی به ما کمک می کند؟