▷ 기계란 무엇인가요?

이 기사에서는 기계가 무엇인지 설명합니다. 따라서 기계의 의미, 기계의 부품은 무엇인지, 기계의 종류는 무엇인지 알게 될 것입니다.

기계란 무엇입니까?

기계는 특정 작업을 수행하는 기계 시스템입니다. 즉, 기계는 작업 수행을 용이하게 하는 작동을 제공하는 일련의 결합된 기계 요소로 구성된 장치입니다.

예를 들어, 유압 프레스는 다양한 유형의 재료를 압축하고 압축하는 데 사용되는 기계입니다. 그러므로 이 기계를 이용하면 사람의 힘으로는 할 수 없는 일을 할 수 있습니다.

기계 작동에 필요한 에너지는 기계적, 화학적, 열에너지 등 다양한 유형일 수 있습니다. 현재 대다수의 기계는 전기 모터에서 에너지를 얻습니다.

기계의 개념과 기계의 개념을 구별하는 것이 중요합니다. 기계는 작업을 수행하는 단일 장치인 반면, 기계라는 용어는 동일한 목적으로 사용되는 기계 세트를 나타냅니다.

기계는 다음 요소로 구성됩니다.

메커니즘(Mechanism) : 공급된 에너지를 기계가 설계된 작업으로 변환하는 기계의 모든 부품입니다.
모터 : 작업을 수행하는 데 필요한 에너지를 제공하는 기계의 일부입니다.
구조(또는 섀시) : 기계의 다른 모든 구성 요소를 지원하는 기계의 일부입니다.
하우징 : 장치를 보호하는 기계의 일부입니다. 일반적으로 사용을 용이하게 하고 다른 요소에 부착할 수 있도록 기계에 특정한 모양을 갖습니다.
안전부품 : 기계의 목적을 달성하는데 기여하는 것이 아니라 기계를 사용하는 사람을 보호하는 것이 목적인 기계의 부품을 말합니다.
전자 회로 : 기계 작동을 돕는 일련의 케이블, 센서 및 전기 장치입니다.
표시기 및 화면 : 일부 기계에는 사용자와 상호 작용하고 오류나 특정 상황을 경고하는 표시기 또는 화면이 있습니다.

기계가 목적을 달성하는 데 필요한 단계 수에 따라 기계는 단순 또는 복합 기계로 분류됩니다.

단순 기계(simple machine) : 단일 단계로 작업을 수행하는 기계. 따라서 이러한 유형의 기계는 여러 기계적 요소가 포함되어 있더라도 작동이 간단합니다. 예: 레버, 도르래, 쐐기.
복합 기계 : 유용성을 달성하기 위해 여러 단계가 필요한 기계입니다. 복합 기계는 직렬로 연결된 여러 개의 단순 기계로 구성됩니다. 예: 자전거, 크레인, 시계.

한편, 기계는 작동에 전기가 필요한지 여부에 따라 분류될 수도 있습니다.

수동 기계 : 이 유형의 기계는 푸시 작동식이므로 기계에 힘을 가해야 작동됩니다. 예: 레버, 도르래 시스템, 웨지.
전기 기계 : 기계가 작동하려면 전류가 필요합니다. 전기는 외부 전원이나 배터리를 통해 생성될 수 있습니다. 이러한 유형의 기계에는 일반적으로 모터가 내장되어 있어 소음이 더 큽니다. 예: 컴퓨터, 텔레비전.

단순기계(simple machine)는 힘의 크기나 방향을 바꿀 수 있는 기계의 일종이다. 간단히 말해서, 단순 기계는 더 적은 노력으로 더 편안하게 힘을 발휘하는 데 사용되는 기계 장치입니다.

예를 들어 레버는 간단한 기계입니다. 지렛대는 지렛대 없이 들어올릴 때보다 훨씬 적은 힘으로 무거운 물건을 들어올릴 수 있기 때문에 단순한 기계입니다.

간단히 말해서, 단순 기계는 기계적 이점을 제공하는 가장 단순한 메커니즘으로 정의할 수 있습니다.

➤ 자세한 내용은: 심플머신

복합 기계 라고도 불리는 복합 기계는 일련의 단순 기계로 구성된 기계입니다. 간단히 말하면, 복합기계는 여러 개의 단순기계를 직렬로 연결한 기계장치이다.

더 큰 기계적 이점을 얻기 위해 복합 기계가 사용됩니다. 여러 개의 단순 기계를 결합하면 더 높은 힘을 얻을 수 있어 무거운 물체를 더 쉽게 다룰 수 있습니다.

따라서 복합 기계의 작동에는 여러 개의 단순 기계를 직렬로 결합하여 하나의 단순 기계가 제공하는 결과적인 힘이 다음 단순 기계를 활성화하는 작업이 포함됩니다. 따라서 사용자는 첫 번째 심플머신을 활성화하는 데 필요한 노력만 하면 됩니다.

➤ 자세한 내용은: 복합 기계

기계의 기계적 이점은 기계에 가해지는 힘이 얼마나 증폭되는지를 나타내는 매개 변수입니다. 따라서 기계적 이점은 입력 힘과 출력 힘 사이의 관계를 나타냅니다.

수학적으로 기계의 기계적 이점은 적용된 힘에 대한 결과적인 힘의 비율로 정의됩니다.

$VM=\cfrac{F_r}{F_a}$

기계적 이점은 적용된 힘의 속도를 하중이 이동하는 속도로 나누어 계산할 수도 있습니다. 마찬가지로, 이 표현식은 적용된 힘의 지점 변위를 하중 변위로 나눈 것과 동일합니다.

$VM=\cfrac{F_r}{F_a}=\cfrac{v_a}{v_r}=\cfrac{d_a}{d_r}$

그런 다음 기계적 이점 공식에서 다음 관계를 추론할 수 있습니다.

VM>1 : 결과적인 힘이 가해진 힘보다 크기 때문에 기계는 힘의 크기를 증가시킵니다. 반면, 하중이 이동한 거리는 힘이 가해지는 지점이 이동한 거리보다 작습니다.
VM<1 : 결과적인 힘이 적용된 힘보다 작으므로 기계는 힘 값을 줄입니다. 그러나 우리는 힘이 가해진 지점에서 발생한 변위보다 더 큰 하중 변위를 얻습니다.
VM=1 : 기계의 결과 힘은 기계에 가해진 힘과 같습니다. 하중의 변위와 힘이 가해지는 지점도 동일합니다. 이러한 유형의 기계 기계는 기계적 이점을 제공하지는 않지만 일반적으로보다 편안한 방법으로 근육 강화를 수행하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 간단한 도르래를 사용하면 아래쪽 힘으로 무게를 들어 올릴 수 있어 짐을 더 쉽게 들어올릴 수 있습니다.

마지막으로 기계와 메커니즘은 종종 혼동되는 두 가지 개념이기 때문에 차이점에 대해 더 자세히 살펴보겠습니다.

메커니즘은 인간이 더 적은 노력으로 더 편안하게 작업을 수행할 수 있도록 하는 일련의 기계 요소입니다.

따라서 메커니즘은 기계의 동작을 수행하는 부분입니다. 즉, 기계의 메커니즘은 작업을 수행하기 위해 결합된 일련의 부품입니다.

그러나 기계는 여러 구성 요소로 구성됩니다. 따라서 메커니즘은 기계의 또 다른 부분입니다.

간단히 말해서, 기계라는 개념에는 메커니즘이라는 개념이 포함되어 있지만, 기계는 일반적으로 여러 구성 요소로 구성되어 있기 때문에 그 의미는 동일하지 않습니다.