為什麼經典簡單機械只有六種?

時間 2021-05-12 00:24:19

1樓:

正如之前幾位前輩所答,將簡單機械分為這六種僅僅是文藝復興時科學家對此給出的概念,這種劃分很好用,在生活中又都能找到映照的例項。

所以後人乃至歐美國家的教科書都沒有進行進一步的劃分,在前面幾個回答的基礎上,我想要聯絡生活例項並從機械效益的角度簡單寫寫這六種結構。

我們都知道有六種基本的簡單機械:斜面(inclined plane),楔(xie一聲,wedge),螺紋(screw),槓桿(lever),輪軸(wheel and axle),滑輪(pulley)。

機械效益是輸出力與輸入力之比。

即:機械效益=輸出力/輸入力。

●斜面:斜面是與水平面成一定角度的平面。

斜面增加了輸入力的作用距離。這樣輸入力就會小於輸出力。作用在斜面上的輸入力是我們用來推或者拉某個物體的力。

而輸出力是我們在不用斜面的情況下將物體舉高的力,這個輸出力的大小等於物體重力。

斜面的理想機械效益=斜面長度/斜面高度

機械史上應用斜面完成的工程奇蹟:金字塔

楔:楔是一種一端粗厚,另一端漸漸變細變薄,直至成刀刃一樣鋒利的工具。

我們可以把楔想象成兩個背對背可移動的斜面。使用楔時,斜面上的物體並不運動,相反,背對背的斜面自身在運動,想象我們用斧頭劈柴,我們把輸入力作用於斧頭柄上,斧頭柄施加力於斧頭背上,同時在斧頭刃處產生乙個輸出力,這個力將斧頭推入木頭中,之後斧頭將輸入力分解為兩個力,分別垂直於兩個斜面,於是木頭被這兩個力撐開。

楔的理想機械效益=楔的長度/楔的寬度。

常見的楔:牙齒,斧頭,刀刃

螺紋:螺紋可以看作是乙個繞在圓柱體上的斜面,這個螺旋狀的斜面稱為螺紋。

螺紋的理想機械效益=螺紋的長度/螺絲的長度

日常例項:螺絲,瓶蓋

槓桿:槓桿是一種能繞著某一固定點自由轉動的硬棒,這個固定點稱為支點。

槓桿的理想機械效益=輸入力到支點的距離/輸出力到支點的距離

日常例項:蹺蹺板,罐頭起子,鏟子。

輪軸:輪軸是兩個圓形或者橢圓形的物體鏈結在一起,並圍繞同一軸心轉動的簡單機械,其中大的那個圓叫做輪,小的圓叫做軸。

輪軸的理想機械效益=輪半徑/軸半徑

日常例項:螺絲刀,方向盤。

●滑輪:滑輪是指繞著一根繩子的有凹槽的輪子

滑輪的理想機械效益等於支撐物體的繩子的段數。

日常實際:吊車。

參考:Science Explorer C2009 Book M Student Edition Motion, Forces, and Energy

未完待續

2樓:笑道人

簡單機械,意即機械最簡單最基本的單位。

就如同筆畫為什麼只有六七種(永字八法),但是可以組合出各種漢字一樣。

簡單機械的基礎要素:力——力的三要素(大小、方向、作用點)都是簡單機械的基礎要素,力的三要素的改變都會對簡單機械的效率產生影響。

功——機械不能節省或者產生功,只能傳遞或轉換功。

(機械)工具——工具是簡單機械的外在表現,它起到受力施力和力的傳導的作用。 簡單機械結構能夠涵蓋所有變化,或說——所有變化都可拆解成這六種的組合。

六種簡單機械的關係:與力矩相關的簡單機械:槓桿和它的變體——輪軸與滑輪。

與摩擦力相關的簡單機械:斜面和它的變體——楔與螺旋。

組合變化的一些例子:

槓桿+輪軸=滑輪

斜面+斜面=楔輪

軸+楔=齒輪

螺旋+輪軸=螺絲2023年的簡單機械圖鑑:

物理世界的選擇和創造性世界不同。

簡單機械最早可能會有其他,

但是因為某些功能可以被這六種直接取代而在歷史裡消磨掉。

至於因果關係則是:

力的變化-利用力的變化-簡化手段至6種。

既然都可以拆解成這六種,何必要其他的基礎構建呢。

為了更好的學習、總結和傳授,所以將最精簡的6種歸納了出來。

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