▷ Mekanik avantaj nedir? (formül ve örnekler)

Bu makale mekanik avantajın ne olduğunu açıklamaktadır. Böylece mekanik avantajın anlamını, mekanik avantajın nasıl hesaplanacağını ve ideal mekanik avantaj ile gerçek mekanik avantaj arasındaki farkın ne olduğunu öğreneceksiniz.

Mekanik avantaj nedir?

Mekanik avantaj, bir mekanizmaya uygulanan kuvvetin hangi faktörle çarpıldığını gösteren bir ölçüdür. Başka bir deyişle, mekanik avantaj, bir mekanizmanın, söz konusu mekanizmayı kullanan bir kuvvetin artma derecesini ifade eden karakteristik bir parametresidir.

Örneğin basit bir makinenin mekanik avantajı 2’ye eşitse bu, mekanizmanın uygulanan kuvveti iki katına çıkardığı anlamına gelir.

Genellikle bir kuvvetin değerini artırmak için basit makineler kullanılır; örneğin bir vinç , ağır bir nesneyi az çabayla hareket ettirmenize olanak tanır. Dolayısıyla mekanik avantaj, mekanik bir cihaza uygulanan kuvvetin hangi oranda arttığını gösteren bir değerdir.

Mekanik Avantaj Formülü

Mekanik avantaj, çıkış kuvvetinin mekanizmanın giriş kuvvetine oranıdır. Bu nedenle mekanik avantaj, çıkış kuvvetinin giriş kuvvetine oranına eşittir.

Dolayısıyla bir mekanizmanın mekanik avantajını hesaplama formülü aşağıdaki gibidir:

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

Basit bir makinenin mekanik avantajı, uygulanan kuvvetin hızının yükün hareket ettiği hıza bölünmesiyle de hesaplanabilir. Benzer şekilde, bu ifade de uygulanan kuvvetin noktasının yer değiştirmesinin yükün yer değiştirmesine bölünmesine eşdeğerdir:

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

Altın:

$VM$

mekanik avantajdır.
$F_s$

çıkış kuvvetidir.
$F_e$

giriş kuvvetidir.
$v_e$

giriş hızıdır.
$v_s$

çıkış hızıdır.
$d_e$

girişin kat ettiği mesafedir.
$d_s$

çıkışın kat ettiği mesafedir.

Öte yandan kuvvet yerine moment iletmek istiyorsak çıkış momentinin giriş momentine bölünmesiyle mekanik avantaj hesaplanır. Örneğin tekerlek dişlilerinin mekanik avantajı iletilen momentin oranıyla ölçülür.

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

Altın:

$VM$

mekanik avantajdır.
$M_s$

yayın zamanı.
$M_e$

giriş zamanıdır.
$\omega_e$

giriş açısal hızıdır.
$\omega_s$

çıkış açısal hızıdır.

Daha sonra mekanik avantaj formülünden aşağıdaki ilişkiler çıkarılabilir:

VM>1 : Çıkış kuvveti uygulanan kuvvetten daha büyük olduğundan mekanizma kuvvetin büyüklüğünü artırır. Öte yandan yükün kat ettiği mesafe, kuvvetin uygulandığı noktanın kat ettiği mesafeden daha azdır.
VM<1 : Çıkış kuvveti uygulanan kuvvetten küçük olduğundan mekanizma kuvvet değerini azaltır. Ancak kuvvetin uygulandığı noktada yapılan yer değiştirmeden daha büyük bir yük yer değiştirmesi elde ederiz.
VM=1 : Mekanizmanın çıkış kuvveti, ona uygulanan kuvvete eşittir. Yükün yer değiştirmeleri ve kuvvetin uygulama noktası da aynıdır. Bu tür mekanizmalar herhangi bir mekanik avantaj sağlamasa da genellikle kuvvetin daha rahat uygulanması amacıyla kullanılır. Örneğin, basit bir makara, aşağı doğru kuvvetin bir ağırlığı kaldırmasına izin vererek yükün kaldırılmasını kolaylaştırır.

Mekanik avantaj örnekleri

Mekanik avantajın tanımını ve formülünü gördükten sonra şimdi bir mekanizmanın mekanik avantajının hesaplandığı iki örnek göreceğiz.

Kaldırmak

Bir kaldıracın dayanak noktası kuvvetin uygulandığı noktadan 70 cm, yükten ise 30 cm uzaktadır. Kolun mekanik avantajı nedir?

Kaldıraçlarda, güç kolundan geçen giriş kuvveti, direnç kolundan geçen çıkış kuvvetine eşdeğerdir (kaldıraç kanunu). Başka bir deyişle bu tip basit makinelerde aşağıdaki denklem sağlanır:

$F_e\cdot B_p=F_s\cdot B_r$

Böylece önceki eşitlikten bir kaldıracın mekanik avantajının aşağıdaki ifadeyle belirlenebileceği sonucunu çıkarabiliriz:

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

Problem ifadesi bize kolun güç kolunun 70 cm, direnç kolunun ise 30 cm olduğunu söylüyor. Bu nedenle verileri formülde yerine koyarak kolun mekanik avantajını bulabiliriz:

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

sürtünme tekerlekleri

Giriş çarkının çapı 0,35 m ve çıkış çarkının çapı 0,60 m ise sürtünme çarkı mekanizmasının mekanik avantajı nedir?

Sürtünme tekerlekleri formülü, tekerleklerin çapını açısal hızlarıyla ilişkilendirmemizi sağlar:

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

Sonuç olarak anın iletilmesiyle ilgilendiğimiz bir mekanizma olduğundan mekanik avantaj aşağıdaki ifadeyle hesaplanır:

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

Dolayısıyla bu mekanizmanın mekanik avantajının değeri şöyledir:

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

$\eta=\cfrac{VM_{real}}{VM_{idéal}}$