Bien que vous puissiez penser à une machine comme un système complexe d'engrenages, de courroies d'entraînement et d'un moteur, la définition que les physiciens utilisent est beaucoup plus simple. Une machine est simplement un appareil qui fonctionne, et il n'y a que six types différents de machines simples. Ils comprennent le levier, la poulie, la roue et l'essieu, la vis, le coin et le plan incliné. La capacité de la machine à travailler dépend de deux caractéristiques: son avantage mécanique et son efficacité. Il y a deux types d'avantages mécaniques. L'avantage mécanique mécanique idéal suppose une efficacité parfaite qui ne tient pas compte du frottement, alors que l'avantage mécanique réel le fait.

TL; DR (trop long; pas lu)

L'AMA de une machine simple est le rapport de la production aux forces d'entrée. L'IMA est le rapport de la distance d'entrée à la distance de sortie.

Avantage mécanique réel

Tout type de machine transmet de l'énergie mécanique, et une mesure de son utilité est le rapport de la force de sortie (F _{O) à la force d'entrée (F I). Ce rapport est l'avantage mécanique réel:}

AMA = F _{O /F I}

Si ce rapport est un, la machine mécanique ne rend pas vraiment plus facile faire un travail, mais il peut transmettre l'énergie dans une direction différente. Un engrenage à vis sans fin est un exemple d'une telle machine. La plupart des machines ont un AMA supérieur à un.

Avantage mécanique idéal

Parce qu'une certaine quantité de force d'entrée est nécessaire pour surmonter la friction, et que cette quantité est inconnue, il peut être difficile de mesurer avantage mécanique réel. D'un autre côté, l'avantage mécanique idéal est simplement le rapport de la distance d'entrée D _{I
à la distance de sortie D O
.}

IMA = D _{I /D O}

Pour faciliter le travail de l'utilisateur, la distance d'entrée doit être supérieure à la distance de sortie, donc ce rapport est généralement supérieur à un. Il est également plus grand que l'AMA, car il ne tient pas compte des forces de frottement, qui s'opposent au mouvement.

IMA des six types de machines

Toutes les machines réelles sont une combinaison des six machines simples, et la méthode de calcul d'IMA varie pour chacune.

Levier: Le positionnement du point d'appui détermine l'IMA pour un levier. Dans un levier de première classe, le point d'appui se trouve sous le levier, et les distances D _{I
et D O
sont respectivement situées à partir des extrémités d'entrée et de sortie. L'avantage mécanique mécanique idéal est donc:}

IMA = D _{I /D O}

Roue et Axel: Avec deux roues concentriques, utilisées conjointement, vous obtenez un avantage mécanique en appliquant une force à la plus grande et reliant une charge à la plus petite. L'IMA pour cette disposition est le rapport du rayon de la plus grande roue R
à celle du plus petit r
:

IMA = R /r

Plan incliné: L'avantage mécanique d'un plan incliné augmente à mesure que la pente diminue, mais même si une force plus petite est nécessaire pour le pousser, la distance dont vous avez besoin pour le pousser augmente. Poussez la charge sur une distance L
le long de la pente pour l'élever à une hauteur h
, et l'avantage mécanique idéal est:

IMA = L /h

Wedge: Comme un plan incliné, la force nécessaire pour le pousser sous une charge augmente avec la pente, mais la distance que le coin doit parcourir L
pour séparer les surfaces, la distance t
augmente:

IMA = L /t

Vis: Une vis est juste un plan incliné circulaire. A chaque tour de la vis, vous le tournez à une distance égale à la circonférence pour le déplacer d'une distance P dans la surface qu'il pénètre. Si le diamètre de l'arbre de la vis est d, l'avantage mécanique est:

IMA = 2πd /P

Poulie: L'avantage mécanique d'un système de poulies ne dépend que de le nombre de cordes qu'il a. Si ce nombre est N
, alors
IMA = N