Google+ 機動學論壇(TALKING MECHANISMS): 簡單機械(重新整理)

2007年6月14日 星期四

簡單機械(重新整理)


B94611046 黃芷琪

一個不錯的網站,介紹簡單機械的作動原理。雖然簡短,但很容易理解!!裡面還有圖片和動畫的解說( 快按我辣!! ) 凡能使我們省力或得到方便的工具,都可稱為「機械」。

使用機械的目的是省力、或加快速度(省時)、或操作方便(改變力的方向),使用機械絕對不能省功,也不會產生功,而只能傳遞或轉換功和能。

常用的機械大都是由槓桿、輪軸、滑輪以及斜面等幾種基本元件組合而成的。上述的幾種元件,可稱之為「簡單機械」。

~滑輪~(這邊有圖片解說喔)
邊緣有凹槽,能繞中心軸自由旋轉的心輪,稱為「滑輪」,

可分為定滑輪與動滑輪兩種。

滑輪乃是繞一定軸旋轉之輪,輪周有槽,使繩繞經槽內,
並使整套滑輪裝於輪架上。滑輪之作用是使用小力將重物拉升,
或使提升重物之力反向,亦即為省力或改變運動方向。

定滑輪:滑輪的軸固定不動的,稱為「定滑輪」。
(1)定滑輪可視為支點在中間,且兩臂等長的槓桿應用。以定滑輪吊起重物時,繩上施力與物重相等,即 不會省力。
(2)使用定滑輪吊起物體時,只是為了改變力的作用方向,達到操作方便的目的。
(3)使用定滑輪時,繩子拉力的方向和拉力的大小無關,此因拉力的方向總是和臂垂直,故物體被拉升的方向與拉繩子的方向無關。

動滑輪 :滑輪的軸可隨物體上下移動),稱為「動滑輪」。
(1)動滑輪可視為抗力點在中間,且施力臂為抗力臂兩倍長的槓桿的應用。
(2)以動滑輪吊升物體時,繩上施力的大小約為物重的一半,可以達到省力的效果。
(3)使用動滑輪時,拉力的大小和拉繩的方向有關。拉力F的大小視拉繩方向和垂直方向之夾角的增加而增大。

複滑輪乃是使用 二個以上的滑輪 ,亦即利用滑輪組來為 我們 省力 或適當的運動。
一組複滑輪的施力要依滑輪的組合而定。
滑輪之運動問題必須注意:(1) 滑輪型式 ;(2) 運動方向的判斷 ;(3) 自由體圖之繪製 。
滑輪組施力及繩拉力依其自由體圖、施力及物重來決定
~齒輪~(我有動畫說)

每個齒輪的 周長大小 、 齒數 不同,將不同的齒輪以不同的方式連接在一起,用以傳輸機械中的運動和力,就像腳踏車是由幾個齒輪所組成的,我們只要在踏板的地方使力,力量就會從踏板處的齒輪傳輸出去,使得前、後輪一起轉動。

由於一個機械中所要完成的工作,往往不是一個或兩個齒輪就能完成的;而是利用 多個大小、齒數不同的齒輪 ,配合上 皮帶、鏈條、輪軸或齒條、渦輪 等 組合 而成,因而稱之為齒輪組。 齒輪就是一對彼此相連,而且只要一個轉動,另一個馬上會跟著轉的輪子。不同大小的齒輪會以不同的速度轉動,因此,機器才能夠改變速度。

~槓桿~(我也有圖辣XD)
凡可繞著一固定點而轉動的硬棒,均可視為「槓桿」。

支點:
槓桿轉動時所繞的固定點即為「支點」。

施力與施力臂:
吾人施於槓桿上的力,稱為「施力」。施力的作用線到支點的垂直距離,叫做「施力臂」。

抗力與抗力臂:
槓桿所受阻力,稱為「抗力」。抗力的作用線到支點的垂直距離,叫做「抗力臂」。

槓桿的種類:
根據支點、施力點、抗力點的相關位置可區分成三種。

第一類槓桿:
支點位於施力點與抗力點之間。剪刀及拔釘鎚即屬於此類槓桿。

第二類槓桿 :
抗力點位於支點及施力點之間。手推車、胡桃鉗、開瓶器、裁紙刀即屬此類槓桿。
重要優點在於可以較小力量舉起或移動較重的重物。

第三類槓桿 :
施力點位於支點及抗力點之間。彎曲在肘部的手臂、鑷子、筷子、掃帚即屬此類槓桿。
優點在於增加施力所推動物體的速度,所移動物體的距離較第二類槓桿所移動的距離遠。

槓桿的作用原理:
利用槓桿,有的是為了省力(代價是施力的移動距離加長),有的是為了加速(代價是運用較大的力),有的是為了獲得方向改變的效果。不管其目的如何,當槓桿在施力與抗力作用下平衡時,由槓桿原理可知施力對支點產生的力矩必等於抗力對支點產生的力矩。

~斜面~(按我按我)

像槓桿、輪軸、滑輪、斜面等,都叫做簡單機械。
簡單機械可以幫助人們工作,有的簡單機械可以省時(但費力),
有的可以省力(但費時),而斜面屬於省力費時的簡單機械 。

以斜面裝置拉動滑車至高處的施力,比直接吊起滑車至高處的施力要小,也就是說,斜面可以用較小的力將物體檯至高處。
斜面愈長或斜面高愈短即斜角愈小,則愈省力。
斜面的應用:

(1)日常生活中有很多事物應用斜面的原理而達到省力的目的,如樓梯、蜿蜒而上的山路等。
(2)若將兩個斜面結合在一起,則形成一種稱為楔(或稱為劈)的簡易機器。楔在切割並分裂東西非常有用。刀、斧及人類門牙均為楔的例子。
(3)若將斜面圍繞在圓柱上,則形成稱為螺旋的簡易機器。常用來鎖住物體的螺絲、附螺紋的瓶蓋、螺旋式汽車千斤頂等都是應用螺旋的裝置。

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