ماشين‌هاي ساده: قرقره‌ها

     قرقره ثابت

     قرقره ثابت همانند اهرم نوع اول، حالت اول (حالت اول، كه در آن، تكيه‌گاه درست وسط بازوي محرك و مقاوم است) عمل مي‌كند. تكيه گاه در قرقره ثابت در مركز قرقره قرار دارد. بنابراين در يك طرف قرقره نيروي محرك (نيروي محرك به وسيله طنابي كه در دست كارگر است، به بدنه قرقره اثر مي كند. يعني نقطه اثر نيروي محرك بر روي محيط قرقره عمل مي‌كند نه در دست كارگر.) و در طرف ديگر قرقره، نيروي مقاوم وجود دارد. (نيروي مقاوم وزنه‌اي است كه به سر ديگر طناب وصل است و نقطه اثر آن بروي محيط قرقره است.) در نتيجه بازوي محرك قرقره ثابت با بازوي مقاوم آن با هم برابرند. پس قرقره ثابت علاوه بر انتقال نيرو، فقط با تغيير جهت نيرو به ما كمك مي‌كند.

 

                                                      قرقره ثابت LE = LR

 

 

     قرقره متحرك

     اما در قرقره متحرك، نيروي مقاوم در مركز قرقره اثر مي‌كند، و تكيه‌گاه در شيار قرقره (روي محيط قرقره) اثر مي‌كند. نيروي محرك از طريق طنابي كه در دست كارگر است، در شياقرقره متحركر ديگر قرقره اثر مي‌كند. بنابراين قرقره متحرك درست مانند اهرم نوع دوم است كه در آن نيروي مقاوم بين نيروي محرك و تكيه‌گاه قرار دارد. در اين حالت چون بازوي محرك دو برابر بازوي مقاوم است، بنابراين علاوه بر انتقال نيرو با افزايش نيرو به ما كمك مي‌كند.

  

  قرقره متحرك LE > LR

 

مزيت مكانيكي

     ماشين‌ها مي‌توانند مقدار نيرويي را كه بر آن‌ها وارد مي‌شود، افزايش و يا كاهش دهند، مزيت مكانيكي يك ماشين نسبت بين نيرويي كه ماشين بر جسم وارد مي‌كند (نيروي مقاوم) و نيرويي كه بر ماشين وارد مي‌شود (نيروي محرك) را نشان مي‌دهد. يعني:

 

                 نيرويي كه ماشين بر جسم وارد مي‌كند (نيروي مقاوم)

                 ------------------------------------------------------------------- = مزيت مكانيكي

              قرقره مركب   نيرويي كه ما بر ماشين وارد مي‌كنيم (نيروي محرك)

 

     مزيت مكانيكي نشان مي‌دهد كه ماشين، نيروي وارده (نيروي ما) را چند برابر كرده است. مثلا" مزيت‌مكانيكي قرقره متحرك 2 است. يعني قرقره متحرك نيروي وارده را دو برابر كرده است. اما مزيت مكانيكي قرقره ثابت 1 است. يعني قرقره ثابت نيروي مارا يك برابر كرده است.(در قرقره ثابت،افزايش نيرو در كار نبوده بلكه فقط نيروي مارا انتقال و تغيير جهت داده است.)

     مزيت مكانيكي از طريق ديگري هم محاسبه مي‌شود. اگر طول بازوي محرك در يك ماشين ساده را، بر طول بازوي مقاوم همان ماشين ساده تقسيم كنيم، مزيت مكانيكي بدست مي‌آيد:

 

 

                                         طول بازوي محرك ماشين مورد نظر

                                        ---------------------------------------------- = مزيت مكانيكي ماشين مورد نظر 

                                        طول بازوي مقاوم ماشين مورد نظر

بازده يا راندمان

     در هر وسيله، مي‌توان نسبت كار مفيد (كاري كه از ماشين به دست مي‌آيد) به كل انرژي ( يا كل كار: تمام كاري است كه به ماشين داده شده) داده شده به وسيله را، به عنوان يك عامل مهم در كيفيت آن وسيله در نظر گرفت. اين نسبت را راندمان يا بازده مي‌گويند.

 

                   كارمفيد (كار گرفته شده از ماشين)

              -------------------------------------------------- = بازده يا راندمان

              كل كار (كل انرژي داده شده به ماشين)

     مثلا" اگر كاري كه به يك ماشين داده‌ايم برابر 100 ژول باشد. و كارمفيدي كه از اين ماشين گرفته‌ايم برابر 65 ژول باشد. در اين صورت بازده يا راندمان ماشين ما برابر خواهد بود با:

 

                           65

             65/0 =----------

                         100

     يعني بازده ماشين 65 درصد است.(عدد به دست آمده را در عدد 100 ضرب مي‌كنيم) و 35 درصد از كل كار به صورت كار غيرمفيد (  به صورت نيرويي كه صرف غلبه بر مقاومت‌هاي گوناگون از جمله اصطكاك مي‌شود.) در آمده و به هدر رفته است.