In diesem Artikel wird erklärt, was Wedges (einfache Maschinen) sind. So erfahren Sie, woraus ein Keil besteht, wenn es um eine einfache Maschine, seine Formel und seine Anwendungen geht. Darüber hinaus können Sie üben, wie ein Problem Schritt für Schritt gelöst wird.
Was ist ein Keil (einfache Maschine)?
Ein Keil ist ein dreieckiges Stück, das normalerweise aus Holz oder Metall besteht und in einem sehr spitzen Winkel endet. Der Keil gilt als eine von sechs einfachen Maschinen.
Bei einer einfachen Maschine wird die Form des Keils genutzt, um die Richtung der auf ihn ausgeübten Kraft zu ändern. Somit wird der Keil verwendet, um einen Gegenstand in zwei Teile zu trennen, einen Gegenstand anzuheben oder einen statischen Gegenstand an Ort und Stelle zu halten.
Die Funktion eines Keils besteht darin, eine an seinem Ende wirkende Kraft in zwei Kräfte umzuwandeln, die senkrecht zu seinen geneigten Flächen stehen. Daher ist ein Keil eine einfache Maschine, die die Richtung einer Kraft ändern kann.
Zunächst wird die auf die flache Oberfläche des Keils ausgeübte Kraft auf dessen spitzes Ende übertragen, sodass dieser in ein Objekt eindringen kann. Beim Einführen des Keils in das entstandene Loch wird dann die auf seine flache Oberfläche ausgeübte Kraft in zwei Kräfte umgewandelt, die senkrecht zu den geneigten Flächen des Keils gerichtet sind, wodurch das Objekt in zwei Teile geteilt wird.
Keilformel als einfache Maschine
Der mechanische Vorteil eines Keils liegt im Verhältnis zwischen seiner Höhe und seiner Breite. Daher ist der mechanische Vorteil eines Keils als einfache Maschine gleich der Länge seiner Höhe geteilt durch seine Breite.
Die Formel für die einfache Keilmaschine lautet daher wie folgt:
Somit ist der mechanische Vorteil direkt proportional zur Höhe des Keils und andererseits umgekehrt proportional zur Breite des Keils. Es ist daher der Winkel der Ecke, der den mechanischen Vorteil dieser Art einfacher Maschine bestimmt.
Kurz gesagt: Je kleiner der Winkel zwischen den geneigten Flächen ist, desto größer ist der mechanische Vorteil der einfachen Keilmaschine. Dadurch muss weniger Kraft aufgewendet werden, um den Widerstand zu überwinden.
Nutzung der Ecke
Sobald wir gesehen haben, was die Definition einer Münze als einfache Maschine ist und wie ihre Formel lautet, werden wir uns mit den Verwendungsmöglichkeiten der Münze befassen, um ihre Bedeutung vollständig zu verstehen.
Sehr klare Beispiele für die Verwendung des Keils zum Brechen oder Teilen eines Körpers sind die Axt und der Nagel, die dank des Mechanismus der einfachen Keilmaschine in einen Gegenstand eindringen und ihn dann in zwei Teile spalten können. Beispielsweise kann Holz mit einer Achse geschnitten werden.
Ebenso sind Messer, Scheren und Meißel darauf angewiesen, dass der Keil als einfache Maschine zum Teilen eines Objekts in zwei Teile fungiert.
Andererseits besteht eine andere Anwendung der Falca darin, einen Gegenstand zu immobilisieren. Sie können beispielsweise einen Keil am Fuß einer Tür anbringen, um diese so zu fixieren, dass sie sich nicht bewegt, und so verhindern, dass sich die Tür aufgrund von Zugluft schließt.
Eckübung gelöst
Auf die nächste Ecke, deren Winkel 40° beträgt, wird eine vertikale Kraft mit dem Wert F=10 N ausgeübt. Welche Kraft R übt jede ihrer geneigten Flächen aus?
Zuerst erstellen wir das Freikörperdiagramm der Ecke. Wir stellen also alle im System wirkenden Kräfte dar:
Beachten Sie, dass R x und R y die Kräfte sind, die durch Vektorisierung der von jeder der geneigten Flächen des Keils (R) ausgeübten Kraft erhalten werden und anhand der folgenden Formeln berechnet werden:
Wenn wir also die vertikale Gleichung der im System wirkenden Kräfte aufstellen, erhalten wir den folgenden Ausdruck:
Jetzt ersetzen wir den Ausdruck für die Kraft R und in die Gleichung:
Und schließlich setzen wir die Daten in die Gleichung ein und löschen das Unbekannte:
