Grundlagen der Maschinen und Mechanik

Gemeinsamkeiten aller Maschinen

Alle Maschinen haben eines gemeinsam:

• Sie beinhalten eine Art der Bewegung.
• Sie beinhalten eine Art von Kraft (Gewalt).
• Sie machen eine Arbeit leichter zu tun.
• Sie brauchen irgendeine Art von Input, um zu funktionieren.
• Sie produzieren eine Art von Output.

Grundlegende Arten der Bewegung

• Rotary: Gehen im Kreis herum.
• Oszillierend: Vorwärts und rückwärts schwingen.
• Linear: In einer geraden Linie bewegen.
• Oszillierend (alternativ): Vorwärts und rückwärts in einer geraden Linie.

Definition einer Maschine

Eine Maschine ist ein Gerät, das hilft, Arbeit durchzuführen, um diese zu erleichtern.

Mechanischer Vorteil

Ein mechanischer Vorteil wird erzielt, wenn eine Maschine einen kleinen Eingangskraft nimmt und die Höhe der Ausgangskraft erhöht.

Energieerhaltung

ERHALTUNG DER ENERGIE: Keine Maschine kann mehr Arbeit produzieren, als die Menge an Arbeit, die in sie hineingesteckt wird.

Die einfachen Maschinen

Drei (Sechs) Einfache Maschinen

Hebel, Rad und Achse, Riemenscheibe, schiefe Ebene, Keil und Schraube.

Rad und Achse

Eine einfache Maschine, bestehend aus einem großen Rad, das starr mit einer Welle verbunden ist, die als kleinere Rad- oder Achse bezeichnet wird.

Rolle (Riemenscheibe)

Ein gerilltes Rad, das frei drehbar in einem Gestellblock gelagert ist. Wird verwendet, um:

• Einfach die Richtung einer Kraft zu ändern.
• Einen mechanischen Vorteil zu erlangen, je nachdem, wie die Riemenscheibe die Richtung einer Kraft ändert.

Überprüfung von Aussagen zu einfachen Maschinen

a) Hebel

Hebel werden in die erste, zweite und dritte Klasse eingestuft. Sie sind einfache Maschinen, weil alle von ihnen versuchen, einen bestimmten Widerstand durch die Anwendung einer kleineren Kraft auszugleichen. FALSCH. Hebel dritter Klasse sind immer im Nachteil (benötigen mehr Kraft).

b) Feste Rolle

Eine feste Rolle ist ein System, das es immer ermöglicht, eine gewisse Masse mit einer kleineren Kraft zu heben. FALSCH. Eine feste Rolle ist ein System, das die Richtung der Kraft ändert.

c) Axt

Eine Axt könnte als eine Art Schraubenmechanismus betrachtet werden. FALSCH. Tatsächlich ist sie ein Keil.

d) Hebelwirkung

Wenn Sie versuchen, die Erde mit einer kleinen Kraft zu verschieben, sollten Sie sich mit dem Stützpunkt so nah wie möglich an dem Punkt lokalisieren, an dem Sie die Kraft anwenden. FALSCH. Man muss sich so weit wie möglich vom Stützpunkt entfernt positionieren.

e) Rad und Achse

Im unten dargestellten System Rad und Achse wird es umso leichter, den Eimer zu heben, je kürzer der Griff (BF) ist. FALSCH.

Ergänzung der Definitionen einfacher Maschinen

a) Riemenscheibe

Eine Riemenscheibe: Ein Seil, ein Rad mit einer Rille darin und ein Gewicht bilden diese einfache Maschine.

b) Hebel

Hebel: Diese einfache Maschine kann benutzt werden, um Gewicht A anzuheben. Sie hat einen Drehpunkt oder Angelpunkt.

c) Keil

Keil: Diese einfache Maschine kann benutzt werden, um Teil A zu schneiden.

d) Schraube

Schraube: Sie ist die Ebene, die sich aus einer um einen Zylinder gewickelten schiefen Ebene ergibt.