Par exemple, considérons une machine composée d’un levier et d’une poulie. La force d'entrée est appliquée au levier et la force de sortie est générée par la poulie. L'avantage mécanique de cette machine composée est le rapport entre la force de sortie et la force d'entrée.
Voici comment les forces d'entrée et de sortie sont liées :
1. Avantage mécanique : L'avantage mécanique d'une machine composée est le rapport entre la force de sortie (\(F_O\)) et la force d'entrée (\(F_I\)) :
$$ Mécanique\ Avantage =\frac{Sortie\ Force\ (F_O)}{Entrée\ Force\ (F_I)}$$
2. Avantage mécanique idéal : L’avantage mécanique idéal d’une machine composée est déterminé uniquement par la disposition des machines simples qui la composent. Cela ne suppose aucune friction ni perte d’énergie :
$$ Idéal\ Mécanique\ Avantage =\frac{Sortie\ Force\ (F_O)}{Entrée\ Force\ (F_I)}$$
3. Avantage mécanique réel : En réalité, les frottements et les pertes d’énergie réduisent l’avantage mécanique réel en dessous de la valeur idéale :
$$ Réel\ Mécanique\ Avantage =\frac{Sortie\ Force\ (F_O)}{Entrée\ Force\ (F_I)}
4. Relation des forces d'entrée et de sortie : Les forces d'entrée et de sortie sont inversement proportionnelles les unes aux autres. Cela signifie que lorsque la force d’entrée augmente, la force de sortie diminue, et vice versa :
$$ F_O ∝ \frac{1}{F_I}$$
5. Entrée de travail et sortie de travail : L'apport de travail et le rendement du travail sont égaux dans une machine composée (en négligeant le frottement). En d’autres termes, l’énergie apportée est égale à l’énergie produite :
$$ Travail\ Entrée\ (W_I) =Travail\ Sortie\ (W_O)$$
Comprendre la relation entre les forces d'entrée et de sortie dans les machines composées permet aux ingénieurs et aux concepteurs d'optimiser leurs conceptions pour des applications spécifiques.
