Если выигрыш в силе большой, значит ли это, что КПД выше?

Нет. Идеальный выигрыш считают без трения. КПД сравнивает реальную выходную работу с затраченной. При большом трении механизм с высоким геометрическим коэффициентом всё равно может быть «прожорливым».

Почему винт считают наклонной плоскостью?

Резьба — спиральная наклонная плоскость вокруг стержня. Поворот на оборот продвигает винт на шаг p: длинный путь по окружности даёт большое осевое усилие на малом перемещении. Шаг играет роль «высоты» наклонной плоскости.

Что будет, если крутить колесо ближе к оси, а не за обод?

Выигрыш в силе — отношение радиуса, на котором приложена входная сила, к радиусу оси. Меньший входной радиус уменьшает это отношение: чтобы получить тот же момент на оси, нужна большая сила.

Куда девается «лишняя» сила — ведь работу в идеале не создают?

Меньшая сила действует на большем пути. Произведение F·s на входе и на выходе в идеале одно и то же. На экране показан именно геометрический коэффициент, а не конкретные ньютоны нагрузки.

Простые механизмы

Клин, колесо с осью и винт: идеальный выигрыш в силе из геометрии, без трения.

О модели

Простые механизмы меняют силу и перемещение так, что в идеале работа сохраняется: A_вх ≈ A_вых («золотое правило механики»). Клин: выигрыш в силе равен отношению длины к толщине, или 1/tan θ, где θ — половинный угол. Колесо и ось: из баланса моментов отношение радиусов R/r. Винт — наклонная плоскость, навитая на цилиндр: идеальный выигрыш 2πr / p, где p — шаг резьбы, r — плечо рукоятки. Трения, массы механизмов и деформаций нет: только геометрический коэффициент.

Для кого: 7–9 класс: работа, выигрыш в силе, золотое правило механики.

Ключевые понятия

простые механизмы
выигрыш в силе
клин
колесо и ось
винт
шаг резьбы
золотое правило механики

Как это работает

Три схемы без трения. Клин: выигрыш ≈ 1/tan θ. Колесо и ось: F_кол R = F_груз r. Винт: за оборот ось проходит шаг p, работа 2πr F_кас ≈ F_ос p. Общее правило: меньшая сила — на большем пути.

Часто задаваемые вопросы

Если выигрыш в силе большой, значит ли это, что КПД выше?: Нет. Идеальный выигрыш считают без трения. КПД сравнивает реальную выходную работу с затраченной. При большом трении механизм с высоким геометрическим коэффициентом всё равно может быть «прожорливым».
Почему винт считают наклонной плоскостью?: Резьба — спиральная наклонная плоскость вокруг стержня. Поворот на оборот продвигает винт на шаг p: длинный путь по окружности даёт большое осевое усилие на малом перемещении. Шаг играет роль «высоты» наклонной плоскости.
Что будет, если крутить колесо ближе к оси, а не за обод?: Выигрыш в силе — отношение радиуса, на котором приложена входная сила, к радиусу оси. Меньший входной радиус уменьшает это отношение: чтобы получить тот же момент на оси, нужна большая сила.
Куда девается «лишняя» сила — ведь работу в идеале не создают?: Меньшая сила действует на большем пути. Произведение F·s на входе и на выходе в идеале одно и то же. На экране показан именно геометрический коэффициент, а не конкретные ньютоны нагрузки.

Продолжите с близкими темами в этой категории — или все 85 в «Классическая механика».

Вся категория →

НовоеШкольные

Блоки и полиспасты

Запустить симулятор

n несущих ветвей, одинаковое натяжение верёвки T, идеальный выигрыш в силе = n, F = T.

НовоеШкольные

Гидравлический пресс

Запустить симулятор

Закон Паскаля: давление в жидкости одно и то же. Большой поршень даёт большую силу: F₂ = F₁ · (A₂/A₁).

ПопулярноеШкольные

Закон сохранения энергии

Запустить симулятор

Шар на горке: кинетическая, потенциальная и полная энергия в реальном времени.

НовоеШкольные

Работа и КПД на наклонной плоскости

Запустить симулятор

Работа W = F·s на наклонной плоскости: сила тяжести, трение и КПД η = ΔU/W_F. Есть заготовка «соскальзывание».

НовоеШкольные

Автомобиль на повороте

Запустить симулятор

Горизонтальный поворот: v_max = √(μgR), сравнение F_ц и μmg. Идеальный вираж без трения: tg θ = v²/(gR). Вид сверху и вид сбоку.

Школьные

Машина Атвуда

Запустить симулятор

Два груза на блоке. Меняйте массы и смотрите ускорение и силу натяжения.

Простые механизмы

О модели

Как это работает

Часто задаваемые вопросы

Похожие симуляторы

Блоки и полиспасты

Гидравлический пресс

Закон сохранения энергии

Работа и КПД на наклонной плоскости

Автомобиль на повороте

Машина Атвуда

Простые механизмы

О модели

Как это работает

Часто задаваемые вопросы