In diesem Artikel erfahren Sie, was mechanische Maschinen sind, Beispiele für mechanische Maschinen und die verschiedenen Arten mechanischer Maschinen.
Was ist eine mechanische Maschine?
Eine mechanische Maschine ist eine Art Maschine, die eine auf sie ausgeübte Kraft in eine größere oder kleinere Kraft umwandelt. Mit anderen Worten: Eine mechanische Maschine erhöht oder verringert eine Kraft durch einen Mechanismus.
Beispielsweise ist der Hebel eine mechanische Maschine, weil er die auf einen seiner Arme ausgeübte Kraft vervielfacht. Mit dem Hebel können Sie also einen schweren Gegenstand mit weniger Kraft anheben, als wenn Sie den Gegenstand ohne Hebel anheben würden.
Daher werden mechanische Maschinen eingesetzt, um große Kräfte bei deutlich geringerem Kraftaufwand zu erzeugen. Ebenso kann es manchmal für uns von Interesse sein, die Kraft zu reduzieren, um eine präzisere Bewegung zu erreichen, wie im Fall einer Pinzette.
Die mechanische Maschine kann auch als manuelle Maschine bezeichnet werden.
Beispiele für mechanische Maschinen
Sobald wir die Definition einer mechanischen Maschine kennengelernt haben, werden wir mehrere Beispiele für mechanische Maschinen sehen.
- Hebel : mechanische Maschine, die es ermöglicht, die auf einen ihrer Arme ausgeübte Kraft zu vervielfachen.
- Hebezeug : mechanische Maschine zur bequemen Handhabung schwerer Gegenstände.
- Fahrrad : mechanische Maschine, die die mit den Beinen ausgeführte Kreisbewegung in eine Vorwärtsbewegung umwandelt.
- Schubkarre : mechanisches Gerät, das den Transport großer Gewichte mit weniger Kraftaufwand ermöglicht.
- Dosenöffner – mechanische Maschine zum Öffnen von Dosen.
Arten mechanischer Maschinen
Mechanische Maschinen können in zwei Typen eingeteilt werden:
- Einfache Maschine : mechanische Maschine, die aus einem einfachen Mechanismus besteht und es ermöglicht, die Größe oder Richtung der ausgeübten Kraft zu ändern. Zum Beispiel: Hebel, Riemenscheibe, schiefe Ebene.
- Zusammengesetzte Maschine : Eine mechanische Maschine, die aus mehreren einfachen Maschinen besteht, die in Reihe geschaltet sind, sodass der Mechanismus dieses Maschinentyps ausgefeilter ist. Zum Beispiel: Fahrrad, Auto, Kran.
Mechanischer Vorteil einer mechanischen Maschine
Der mechanische Vorteil einer mechanischen Maschine ist ein Parameter, der angibt, wie stark die auf die mechanische Maschine ausgeübte Kraft verstärkt wird. Der mechanische Vorteil gibt daher das Verhältnis zwischen Eingangskraft und Ausgangskraft an.
Mathematisch ist der mechanische Vorteil einer mechanischen Maschine definiert als das Verhältnis der resultierenden Kraft zur ausgeübten Kraft.
Der mechanische Vorteil kann auch berechnet werden, indem die Geschwindigkeit der ausgeübten Kraft durch die Geschwindigkeit geteilt wird, mit der sich die Last bewegt. Ebenso entspricht dieser Ausdruck der Verschiebung des Punktes der ausgeübten Kraft dividiert durch die Verschiebung der Last:
Aus der Formel für den mechanischen Vorteil können dann die folgenden Beziehungen abgeleitet werden:
- VM>1 : Die resultierende Kraft ist größer als die ausgeübte Kraft, sodass die mechanische Maschine den Betrag der Kraft erhöht. Andererseits ist der von der Last zurückgelegte Weg kleiner als der Weg, den der Kraftangriffspunkt zurücklegt.
- VM<1 : Die resultierende Kraft ist geringer als die ausgeübte Kraft, daher reduziert die mechanische Maschine den Kraftwert. Wir erhalten jedoch eine Lastverschiebung, die größer ist als die Verschiebung, die am Kraftangriffspunkt erfolgt.
- VM=1 : Die resultierende Kraft der mechanischen Maschine ist gleich der auf sie ausgeübten Kraft. Auch die Verschiebungen der Last und der Angriffspunkt der Kraft sind identisch. Obwohl diese Art von mechanischen Maschinen keinen mechanischen Vorteil bietet, werden sie im Allgemeinen verwendet, um die Muskelstärkung auf komfortablere Weise durchzuführen. Beispielsweise ermöglicht eine einfache Riemenscheibe die Abwärtskraft, um ein Gewicht anzuheben, wodurch das Heben der Last erleichtert wird.
mechanische Maschine und automatische Maschine
Abschließend werden wir sehen, was der Unterschied zwischen einer mechanischen Maschine und einer automatischen Maschine ist.
Der Unterschied zwischen einer mechanischen Maschine und einer automatischen Maschine besteht darin, dass die mechanische Maschine manuell arbeitet, während eine automatische Maschine durch einen automatisierten Prozess arbeitet.
So erfordern mechanische Maschinen zum Betrieb menschliche Kraft, während automatische Maschinen normalerweise durch einen Knopf oder ein Computerprogramm aktiviert werden und ihr gesamter Betrieb automatisiert ist.
Allerdings werden mechanische Maschinen zunehmend durch automatische Maschinen ersetzt, da sie kein menschliches Eingreifen erfordern und komfortabler sind.