Även om du kanske tänker på en maskin som komplexa system med växlar, körbälten och en motor, är definitionen fysikerna mycket enklare. En maskin är helt enkelt en enhet som fungerar, och det finns bara sex olika typer av enkla maskiner. De inkluderar hävarmen, remskivan, hjulet och axeln, skruven, kilen och det lutande planet. Maskinens förmåga att göra arbete beror på två egenskaper: dess mekaniska fördel och effektivitet. Det finns två typer av mekanisk fördel. Den ideala mekaniska mekaniska fördelen förutsätter perfekt effektivitet som inte står för friktion, medan den faktiska mekaniska fördelen gör.

TL; DR (för länge, läste inte)

AMA av en enkel maskin är förhållandet mellan utgång och ingångskrafter. IMA är förhållandet mellan ingångsavstånd och utgångsavstånd.

Faktisk mekanisk fördel

Enhver typ av maskin överför mekanisk energi, och ett mått på dess användbarhet är förhållandet mellan utmatningskraften (F _{O) till ingångskraften (F I). Detta förhållande är den faktiska mekaniska fördelen:}

AMA = F _{O /F I}

Om det här förhållandet är ett, gör det faktiskt inte det lättare för den mekaniska maskinen göra ett jobb, men det kan överföra energi i en annan riktning. En maskdrev är ett exempel på en sådan maskin. De flesta maskiner har en AMA större än en.

Idealisk mekanisk fördel

Eftersom en viss mängd av ingångskraften behövs för att övervinna friktion, och detta belopp är okänt kan det vara svårt att mäta verklig mekanisk fördel. Den ideala mekaniska fördelen, å andra sidan, är helt enkelt förhållandet mellan ingångsavståndet D _{I
till utgångsavståndet D O
.}

IMA = D _{I /D O}

För att göra arbetet enklare för användaren, bör ingångsavståndet vara större än utgångsavståndet, så detta förhållande är oftast större än ett. Det är också större än AMA, eftersom det inte tar hänsyn till friktionskrafter som motsätter sig rörelse.

IMA av de sex typerna av maskiner

Alla verkliga maskiner är en kombination av sex enkla maskiner, och metoden för att beräkna IMA varierar för varje.

Spak: Placeringen av spaken bestämmer IMA för en spak. I en förstklassig hävstång ligger stödet under hävarmen och ligger avstånd D _{I
och D O
respektive ingångs- och utgångsändar. Den ideala mekaniska mekaniska fördelen är således:}

IMA = D _{I /D O}

Hjul och axel: Med två koncentriska hjul, som används i kombination får du en mekanisk fördel genom att applicera kraft till den större och ansluta en last till den mindre. IMA för detta arrangemang är förhållandet mellan raden av det större hjulet R
till den mindre r
:

IMA = R /r

Lutande plan: Den mekaniska fördelen med ett lutande plan ökar när lutningen minskar, men även om en mindre kraft behövs för att trycka på den, måste avståndet du behöver för att öka det. Skjut lasten ett avstånd L
längs sluttningen för att höja det till en höjd h
, och den ideala mekaniska fördelen är:

IMA = L /h

Kil: Som ett lutande plan ökar kraften som behövs för att driva den under en belastning med lutningen, men avståndet kilan måste gå L
för att skilja ytorna, avståndet t
ökar:

IMA = L /t

Skruv: En skruv är bara ett cirkulärt lutande plan. Vid varje vridning av skruven roterar du det avstånd som är lika med omkretsen för att flytta det på ett avstånd P
in i ytan som tränger in. Om skruvaxelns diameter är d,
den mekaniska fördelen är:

IMA = 2πd /P

Rulle: Den mekaniska fördelen med ett remskiva beror endast på antalet rep det har. Om det numret är N
, då

IMA = N