เครื่องคิดเลขเชิงกล

หมวดหมู่: ฟิสิกส์
- กันยายน 18, 2568
| |

คำนวณข้อได้เปรียบทางกล ประสิทธิภาพ และประสิทธิผลของระบบกลไกต่างๆ รวมถึงคาน รอก เกียร์ และพื้นเอียง กำหนดความต้องการแรง อัตราการเคลื่อนที่ และประสิทธิภาพทางกล

เลือกประเภทกลไก

พารามิเตอร์คาน

ระยะทางจากจุดหมุนไปยังจุดที่ใช้แรง
ระยะทางจากจุดหมุนไปยังจุดที่วางโหลด
น้ำหนักหรือแรงของโหลด
%
ประสิทธิภาพทางกลที่คำนึงถึงแรงเสียดทาน
การจัดเรียงของระบบคาน

ความเข้าใจข้อได้เปรียบทางกล

ข้อได้เปรียบทางกล (MA) เป็นการวัดการเพิ่มแรงที่เกิดจากการใช้เครื่องกล มันคืออัตราส่วนของแรงขาออกต่อแรงขาเข้า ข้อได้เปรียบทางกลสามารถใช้ในการคำนวณว่ากลไกทำให้การทำงานง่ายขึ้นเพียงใด

เครื่องจักรง่าย

เครื่องจักรง่ายคืออุปกรณ์ที่สามารถเปลี่ยนทิศทางหรือขนาดของแรง เครื่องจักรง่ายคลาสสิกทั้งหกมีดังนี้:

  • คาน: แท่งแข็งที่หมุนรอบจุดหมุน
  • ล้อและเพลา: ล้อที่ติดอยู่กับเพลา
  • รอก: ล้อที่มีร่องสำหรับเชือกหรือสายเคเบิล
  • พื้นเอียง: พื้นราบที่ตั้งอยู่ในมุมกับแนวนอน
  • ขอบ: พื้นเอียงสองชิ้นที่ตั้งอยู่หลังจากกัน
  • สกรู: พื้นเอียงที่พันรอบกระบอก
แนวคิดที่สำคัญ
  • ข้อได้เปรียบทางกลที่เหมาะสม (IMA): ข้อได้เปรียบทางกลของเครื่องจักรที่สมมติว่าไม่มีแรงเสียดทานหรือการสูญเสียพลังงาน
  • ข้อได้เปรียบทางกลที่แท้จริง (AMA): ข้อได้เปรียบทางกลที่แท้จริงที่ได้รับ โดยคำนึงถึงการสูญเสียประสิทธิภาพ
  • ประสิทธิภาพ: อัตราส่วนของงานที่มีประโยชน์ที่ได้ต่อการทำงานที่ใช้ โดยแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์
  • ประสิทธิภาพทางกล: อัตราส่วนของข้อได้เปรียบทางกลที่แท้จริงต่อข้อได้เปรียบทางกลที่เหมาะสม
  • อัตราส่วนความเร็ว: อัตราส่วนของระยะทางที่เคลื่อนที่โดยแรงต่อระยะทางที่เคลื่อนที่โดยโหลด
การอนุรักษ์พลังงาน

แม้ว่าข้อได้เปรียบทางกลจะลดแรงที่ต้องการ แต่ก็ปฏิบัติตามหลักการอนุรักษ์พลังงาน ซึ่งหมายความว่า:

  • หากกลไกลดแรงที่ต้องการ มันจะเพิ่มระยะทางที่ต้องใช้แรง
  • งานที่ทำ (แรง × ระยะทาง) ยังคงคงที่ (ไม่รวมการสูญเสียจากแรงเสียดทาน)
  • พลังงานไม่ได้ถูกสร้างหรือทำลายโดยกลไก แต่เพียงแค่เปลี่ยนรูปแบบ

เครื่องคิดเลขนี้มีไว้เพื่อการศึกษาเท่านั้น ผลลัพธ์อิงจากแบบจำลองที่เหมาะสมและอาจไม่คำนึงถึงปัจจัยในโลกจริงทั้งหมด สำหรับการใช้งานที่สำคัญ โปรดปรึกษาวิศวกรหรือผู้เชี่ยวชาญที่มีคุณสมบัติ