تـحـقـیـق کـن
تحقیق و مقالات دانش آموزی و دانشجویی

ماشین ها چگونه به ما کمک میکنند

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 …)

20111231183050364 2s - ماشین ها چگونه به ما کمک میکنند

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.

20120108102515246 4 - ماشین ها چگونه به ما کمک میکنند
20120108102515340 5 - ماشین ها چگونه به ما کمک میکنند

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.

 

کار نیروی محرک (کار داده شده) = جابه جایی نیروی محرک × نیروی محرک

WE = E.dF

 

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.

 

کار نیروی مقاوم (کار مفید) = نیروی مقاوم × جابه جایی نیروی مقاوم

WR = R . dR

معمولا کار غیرمفید ماشین را نمی توان به طور مستقیم اندازه گرفت و برای تعیین آن کار مفیدی را که از ماشین گرفته ایم

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

کار غیر مفید = کار داده شده – کار مفید

  برای مطالعه ماشین آن ها را به دو دسته تقسیم می کنند.

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.

کار گرفته شده = کار داده شده

کار داده شده = کار مفید + کار غیر مفید

 

مطابق قانون پابستگی انرژی، انرژی هنگام تبدیل شدن از یک صورت به صورت دیگر و یا انتقال از یک جسم به جسم دیگر خلق و نابود نمی شود؛ بنابراین مقدار انرژی داده شده به یک ماشین نیز همواره با مقدار انرژیی که از ماشین گرفته می شود برابر است.

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 20111231183050724 5 - ماشین ها چگونه به ما کمک میکنندرا مزیت مکانیکی ایده آل (کامل) می گویند.

20111231183050724 6 - ماشین ها چگونه به ما کمک میکنند

مزیت واقعی (عملی)

نسبت 20111231183050739 7 - ماشین ها چگونه به ما کمک میکنندرا مزیت مکانیکی واقعی می گویند.

20111231183050739 8 - ماشین ها چگونه به ما کمک میکنند
عددی که معرف سرعت حرکت نقطه اثر نیروی محرک به سرعت حرکت نقطه اثر نیروی مقاوم است را ضریب سرعت ها (نسبت سرعت ها) می نامند. ضریب سرعت برابر است با:
20111231183050755 9 - ماشین ها چگونه به ما کمک میکنند

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

انرژی گرفته شده از ماشین= انرژِِی داده شده به ماشین
20111231183050599 10 - ماشین ها چگونه به ما کمک میکنند
انرژی تلف شده + انرژی (یا کار) مفید گرفته شده از ماشین=کل انرژی داده شده به ماشین
بازده: در هر وسیله می توان نسبت کار مفید به کل انرژی داده شده به دستگاه را به عنوان یک عامل مهم در کیفیت آن وسیله در نظر گرفت، این نسبت بازده نام دارد
20111231183050630 11 - ماشین ها چگونه به ما کمک میکنند

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:

20111231183050646 12 - ماشین ها چگونه به ما کمک میکنند

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

اگر مزیت مکانیکی بزرگتر از یک باشد, ماشین مقدار نیرو را افزایش می دهد.

اگر مزیت مکانیکی کوچکتر از یک باشد, ماشین مسافت اثر نیرو را زیاد می کند.

اگر مزیت مکانیکی برابر یک باشد, ماشین فقط از راه تغییر جهت نیرو به ما کمک می کند.

مثال: در یک ماشین با وارد کردن نیروی ٣٠ نیوتنی می توان یک وزنه ۶٠٠ نیوتنی را بلند کرد. مزیت مکانیکی واقعی چقدر است و ماشین از چه راهی به ما کمک می کند؟

20111231183050677 13 - ماشین ها چگونه به ما کمک میکنند
منابع :
مرکز یادگیری سایت تبیان
سایت تحقیق کن

پاسخ بدهید

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

90 − = 85