Что такое механический выигрыш?
Механический выигрыш (ВМ) показывает, во сколько раз простой механизм — рычаг, блок, зубчатая передача, наклонная плоскость или ворот — увеличивает прикладываемую вами силу. Это отношение выходной силы (перемещаемой нагрузки) к входной силе (вашему усилию). Значение ВМ больше 1 означает, что механизм умножает вашу силу; значение меньше 1 — что вы выигрываете в скорости или расстоянии, проигрывая в силе.
Как пользоваться калькулятором
Введите выходную силу (нагрузку, которую перемещает механизм, в ньютонах) и входную силу (прикладываемое вами усилие). Калькулятор разделит выходную силу на входную и покажет механический выигрыш в виде безразмерного отношения. Используйте одинаковые единицы для обеих сил — они сократятся.
Разбор формулы
Основное уравнение выглядит так:
$$\text{ВМ} = \frac{F_{\text{вых}}}{F_{\text{вх}}}$$
В силу сохранения работы в идеальном (без трения) механизме это отношение равно и отношению расстояний: $$\text{ВМ} = \frac{d_{\text{вх}}}{d_{\text{вых}}}$$ Механизм, позволяющий приложить небольшую силу на большом пути, способен переместить крупную нагрузку на короткое расстояние.
Пример расчёта
Допустим, рычаг позволяет поднять нагрузку 200 Н, прикладывая усилие всего в 50 Н. Тогда $$\text{ВМ} = \frac{200}{50} = 4$$ Рычаг увеличивает вашу силу в четыре раза — но при этом ваш конец рычага придётся переместить вчетверо дальше, чем поднимется нагрузка.
Частые вопросы
Всегда ли механический выигрыш больше 1? Нет. У таких инструментов, как пинцет или удочка, ВМ меньше 1: они жертвуют силой ради скорости или размаха движения.
Чем отличается идеальный механический выигрыш от реального? Идеальный ВМ предполагает отсутствие трения и вычисляется через расстояния. Реальный ВМ рассчитывается по фактически измеренным силам и всегда меньше, потому что часть усилия теряется на трение.
Есть ли у ВМ единицы измерения? Нет — это чистое отношение, ведь обе силы (или расстояния) имеют одинаковые единицы, которые сокращаются.
