Составной рычаг

редактировать
Кусачки для ногтей - это простая форма составного рычага

Составной рычаг - это простой механизм, работающий при условии, что сопротивление одного рычага в системе рычагов действует как усилие для следующего, и, таким образом, приложенная сила передается от одного рычага к другому. Почти все весы используют для работы какой-то составной рычаг. К другим примерам относятся кусачки для ногтей и клавиши пианино.

Содержание

  • 1 Механическое преимущество
  • 2 Примеры
  • 3 История
  • 4 Ссылки

Механическое преимущество

Расчет механического преимущества составного рычага, состоящего из двух рычагов класса 1 Расчет механического преимущества составного рычага, состоящего из двух рычагов класса 1

A Плечо рычага использует точку опоры для подъема груза, используя и усиливая приложенную силу. На практике условия могут препятствовать использованию одного рычага для достижения желаемого результата, например, ограниченное пространство, неудобное расположение точки приложения результирующей силы или недопустимая длина необходимого плеча рычага. В этих условиях используются комбинации простых рычагов, называемых сложными рычагами. Составные рычаги могут быть построены из рычагов первого, второго и / или третьего порядка. Во всех типах составных рычагов действует правило: сила, умноженная на силовое плечо, равна весу, умноженному на весовое плечо. Выходной сигнал одного рычага становится входом для следующего рычага в системе, и, таким образом, преимущество увеличивается.

На рисунке слева показан составной рычаг, образованный двумя первоклассными рычагами, а также краткое описание того, как вычислить механическое преимущество. С указанными размерами механическое преимущество W / F может быть рассчитано как 10/3 × 9/4 = 7,5, что означает, что приложенная сила в 1 фунт (или 1 кг) может поднять вес 7,5 фунтов (или 7,5 кг).).

В качестве альтернативы, если положение точки опоры на рычаге AA 'было перемещено так, что A1 = 4 единицы и A2 = 9 единиц, то механическое преимущество W / F рассчитывается как 4/9 × 9/4 = 1, что означает, что приложенная сила поднимет эквивалентный вес, и механического преимущества нет. Обычно это не цель составной рычажной системы, хотя в редких случаях геометрия может соответствовать конкретной цели.

Расчет механического преимущества кусачки для ногтей

Расстояния, используемые при расчете механического преимущества, измеряются перпендикулярно силе. В примере кусачки для ногтей справа (составной рычаг, состоящий из рычага класса 2 и рычага класса 3), потому что усилие прилагается вертикально (то есть не перпендикулярно до рычага) расстояния до соответствующих точек опоры измеряются горизонтально, а не вдоль рычага. В этом примере W / F составляет 7 + 1/1 × 6/6 + 2 = 6. Обратите внимание, что (7 + 1) см = 8 см - это расстояние от точки приложения усилия до точки опоры первого рычаг, перпендикулярный приложенному усилию.

Примеры

A с ручной загрузкой пресс использует составной рычаг, чтобы уменьшить силу, которую должен прикладывать оператор, и ограничить действие относительно небольшим пространством.

Несколько примеров составного рычага - весы, железнодорожные тормоза и распространенный тип кусачки для ногтей. Другим примером является пресс с локтевым суставом, который используется при печати, формовании или ручной загрузке пуль, чеканке монет и медалей, а также при пробивании отверстий. Составные весы используются для взвешивания тяжелых предметов. Все они используют несколько рычагов для увеличения силы для достижения определенной цели. Тормоз поезда передает силу отталкивания рукояти на рычаги, и они трутся о колеса, используя трение для замедления и, в конечном итоге, остановки поезда. Это повседневные применения этого механизма.

Составной рычаг переводит небольшое движение клавиши фортепиано в быстрый и сильный удар молотка по струнам.

Клавиша пианино - это составной рычаг первого класса, поскольку точка опоры находится между перемещаемым весом и мощностью. Назначение этого рычага - преобразовать небольшое движение (нажатие клавиши) в более крупное и быстрое движение молотка по струнам. Качество результирующего звука зависит от того, вызвана ли конечная скорость постепенным или внезапным движением ключа.

История

Самые ранние сохранившиеся записи, касающиеся рычагов, относятся к III веку до нашей эры и были предоставлены Архимедом. «Дайте мне место, чтобы встать, и я сдвину землю рычагом» - это замечание, приписываемое Архимеду, который официально заявил о правильном математическом принципе рычагов (цитируется Паппом Александрийским).

Один из Самые ранние примеры составного рычага относятся к династии Хань (202 г. до н.э. - 220 г. н.э.) спусковым механизмам арбалета, которые имели тройной составной рычаг. Такой механизм размещался внутри самого ложа арбалета. Идея составного рычага приписывается изобретателю Бирмингема Джону Уайатту в 1743 году, когда он сконструировал машину для взвешивания, в которой для передачи нагрузки использовались четыре составных рычага. от платформы для взвешивания к центральному рычагу, с которого можно было измерить вес.

Ссылки

Последняя правка сделана 2021-05-15 08:21:50
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте