▷ ما هي الميزة الميكانيكية؟ (الصيغة والأمثلة)

تشرح هذه المقالة ما هي الميزة الميكانيكية. لذلك، سوف تتعلم معنى الميزة الميكانيكية، وكيفية حساب الميزة الميكانيكية وما هو الفرق بين الميزة الميكانيكية المثالية والميزة الميكانيكية الفعلية.

ما هي الميزة الميكانيكية؟

الميزة الميكانيكية هي مقياس يشير إلى العامل الذي تتضاعف به القوة المطبقة على الآلية. بمعنى آخر، الميزة الميكانيكية هي معلمة مميزة للآلية التي تعبر عن درجة تضخيم القوة باستخدام الآلية المذكورة.

على سبيل المثال، إذا كانت الميزة الميكانيكية لآلة بسيطة تساوي 2، فهذا يعني أن الآلية تضاعف القوة المطبقة.

بشكل عام، يتم استخدام آلات بسيطة لزيادة قيمة القوة، على سبيل المثال، تسمح لك الرافعة بتحريك جسم ثقيل بجهد قليل. وبالتالي، فإن الميزة الميكانيكية هي القيمة التي تشير إلى العامل الذي يتم من خلاله زيادة القوة المطبقة على جهاز ميكانيكي.

صيغة الميزة الميكانيكية

الميزة الميكانيكية هي نسبة القوة الناتجة إلى القوة المدخلة للآلية. ولذلك، فإن الميزة الميكانيكية تساوي نسبة القوة الناتجة إلى القوة المدخلة.

لذلك، فإن صيغة حساب الميزة الميكانيكية للآلية هي كما يلي:

$VM=\cfrac{F_s}{F_e}$

يمكن أيضًا حساب الميزة الميكانيكية لآلة بسيطة عن طريق قسمة سرعة القوة المطبقة على السرعة التي يتحرك بها الحمل. وبالمثل، فإن هذا التعبير يعادل أيضًا إزاحة نقطة القوة المطبقة مقسومة على إزاحة الحمل:

$VM=\cfrac{F_s}{F_e}=\cfrac{v_e}{v_s}=\cfrac{d_e}{d_s}$

ذهب:

$VM$

هي الميزة الميكانيكية.
$F_s$

هي قوة الإخراج.
$F_e$

هي قوة الإدخال.
$v_e$

هي سرعة الإدخال.
$v_s$

هي سرعة الخروج.
$d_e$

هي المسافة التي قطعها الدخول.
$d_s$

هي المسافة التي يقطعها الإخراج.

من ناحية أخرى، إذا أردنا نقل لحظة بدلاً من القوة، يتم حساب الميزة الميكانيكية عن طريق قسمة لحظة الإخراج على لحظة الإدخال. على سبيل المثال، يتم قياس الميزة الميكانيكية لتروس العجلات بنسبة عزم الإرسال.

$VM=\cfrac{M_s}{M_e}=\cfrac{\omega_e}{\omega_s}$

ذهب:

$VM$

هي الميزة الميكانيكية.
$M_s$

هو وقت الافراج.
$M_e$

هو وقت الدخول.
$\omega_e$

هي السرعة الزاوية المدخلات.
$\omega_s$

هي السرعة الزاوية للخروج.

ومن ثم يمكن استنتاج العلاقات التالية من صيغة الميزة الميكانيكية:

VM>1 : القوة الناتجة أكبر من القوة المطبقة، وبالتالي تزيد الآلية من حجم القوة. ومن ناحية أخرى، فإن المسافة التي يقطعها الحمل أقل من المسافة التي يقطعها النقطة التي يتم فيها تطبيق القوة.
VM<1 : القوة الناتجة أقل من القوة المطبقة، وبالتالي فإن الآلية تقلل من قيمة القوة. ومع ذلك، فإننا نحصل على إزاحة حمل أكبر من الإزاحة التي حدثت عند نقطة تطبيق القوة.
VM=1 : القوة الخارجة للآلية تساوي القوة المؤثرة عليها. إن إزاحات الحمل ونقطة تطبيق القوة متطابقة أيضًا. على الرغم من أن هذه الأنواع من الآليات لا توفر أي فائدة ميكانيكية، إلا أنها تستخدم بشكل عام لممارسة القوة بشكل أكثر راحة. على سبيل المثال، تسمح البكرة البسيطة بقوة للأسفل لرفع الوزن، مما يجعل رفع الحمل أسهل.

أمثلة على الميزة الميكانيكية

بعد أن رأينا تعريف الميزة الميكانيكية وما هي صيغتها، سنرى الآن مثالين يتم فيهما حساب الميزة الميكانيكية لآلية ما.

يستيقظ

رافعة تقع نقطة ارتكازها على بعد 70 cm من النقطة التي تؤثر فيها القوة، وعلى مسافة 30 cm من الحمل. ما هي الميزة الميكانيكية للرافعة؟

في الروافع، قوة الإدخال من خلال ذراع القدرة تعادل قوة الخرج من خلال ذراع المقاومة (قانون الرافعة). بمعنى آخر، في هذا النوع من الآلات البسيطة تتحقق المعادلة التالية:

$F_e\cdot B_p=F_s\cdot B_r$

وهكذا، من المساواة السابقة، يمكننا أن نستنتج أن الميزة الميكانيكية للرافعة يمكن تحديدها بالتعبير التالي:

$VM=\cfrac{F_s}{F_e}=\cfrac{B_p}{B_r}$

يخبرنا بيان المشكلة أن ذراع القدرة للرافعة يساوي 70 cm، وذراع المقاومة 30 cm. لذلك، من خلال استبدال البيانات في الصيغة، يمكننا إيجاد الميزة الميكانيكية للرافعة:

$VM=\cfrac{F_s}{F_e}=\cfrac{B_p}{B_r}=\cfrac{70}{30}=2.33$

عجلات الاحتكاك

ما الفائدة الميكانيكية لآلية عجلة الاحتكاك إذا كان قطر عجلة الإدخال 0.35 m وقطر عجلة الإخراج 0.60 m؟

تسمح لنا صيغة عجلات الاحتكاك بربط قطر العجلات بسرعاتها الزاوية:

$D_e\cdot \omega_e =D_s\cdot \omega_s$

وبالتالي، وبما أنها آلية نهتم بنقل اللحظة فيها، يتم حساب الميزة الميكانيكية باستخدام التعبير التالي:

$VM=\cfrac{M_s}{M_e}=\cfrac{\omega_e}{\omega_s}=\cfrac{D_s}{D_e}$

وبالتالي فإن قيمة الميزة الميكانيكية لهذه الآلية هي:

$VM=\cfrac{M_s}{M_e}=\cfrac{w_e}{w_s}=\cfrac{D_s}{D_e}=\cfrac{0.60}{0.35}=1.71[/ latex] <h2 class="wp-block-heading"> Avantage mécanique réel et avantage mécanique idéal</h2> L’avantage mécanique d’un mécanisme peut être classé en deux types : <ul style="color:#4fd12f; font-weight: bold;"> <li style="margin-bottom:20px"> Avantage mécanique idéal : également appelé avantage mécanique théorique, lors du calcul de ce type d’avantage mécanique, on suppose des conditions idéales (absence de frottement, de vibration, etc.). Par conséquent, l’avantage mécanique idéal est équivalent au rapport entre la force de sortie et la force d’entrée.</li> <li style="margin-bottom:20px"> Avantage mécanique réel – Également appelées avantage mécanique pratique, les pertes du système sont prises en compte dans le calcul de l’avantage mécanique. Par conséquent, l’avantage mécanique réel est toujours inférieur à l’avantage mécanique idéal.</li> </ul> Dans une situation réelle, tout mécanisme subit des pertes d’énergie dues au frottement, à l’usure et à d’autres facteurs. Ainsi, pour calculer l’avantage mécanique réel d’un mécanisme, la force d’entrée appliquée au système et la force de sortie du système doivent être mesurées expérimentalement, et la relation entre les deux sera la valeur de l’avantage mécanique réel. [latex]VM_{real}=\cfrac{F_{s_{real}}}{F_{e_{real}}}” title=”Rendered by QuickLaTeX.com” height=”392″ width=”3025″ style=”vertical-align: -17px;”> <p style=$ وبالتالي، يتم تعريف الكفاءة الميكانيكية للآلية على أنها النسبة بين الميزة الميكانيكية الحقيقية والميزة الميكانيكية المثالية:

$\eta=\cfrac{VM_{real}}{VM_{idéal}}$

ميزة ميكانيكيه