יתרון מכני

הדגמה של יתרון מכני במנוף - שהוא סוג של מכונה פשוטה. הכוח הגדול יותר של הכדור הכבד פועל על תזוזה קטנה יותר, וכדי לאזן אותו נדרש כוח קטן על פני תזוזה גדולה.

יתרון מכני של מכונה הוא היחס בין הכוח המופק (הכוח שהמכונה מפעילה) לכוח הנכנס (הכוח הנדרש כדי להפעיל אותה). היתרון המכני שווה גם ליחס בין הדרך שלאורכה פועל הכוח הנכנס, לבין הדרך שלאורכה פועל הכוח המופק. יתרון מכני מקיים את חוק שימור האנרגיה, כלומר תוספת הכוח אינה נוצרת יש מאין אלא באה על חשבון התנועה הקצרה יותר, תוך שימור האנרגיה הכוללת.

התנועה אינה חייבת להיות קווית: למשל באופניים נוצר יתרון מכני מזוג גלגלי שיניים, כך שמומנט הכוח גדל או קטן ביחס הפוך למהירות הזוויתית של גלגלי האופניים.

היתרון המכני ($\ {\textrm {M.A.}}$) הוא הכוח ($\ F$) המופק חלקי הכוח המופעל, או הדרך ($\ D$) של הכוח המופעל חלקי הדרך של הכוח המופק:

$\ {\textrm {M.A.}}={\frac {F_{\textrm {out}}}{F_{\textrm {in}}}}={\frac {D_{\textrm {in}}}{D_{\textrm {out}}}}$

מכונה פשוטה ממירה כוח באמצעות יתרון מכני - כלומר מכפילה את הכוח המופעל ביחס כלשהו, אך מחלקת את המרחק שעליו מופעל הכוח, באותו יחס, תוך שימור האנרגיה ($\ W$):

$\ W=F_{\textrm {in}}\cdot D_{\textrm {in}}=F_{\textrm {out}}\cdot D_{\textrm {out}}$

היסטוריה

ארכימדס ביוון העתיקה בסביבות המאה ה-3 לפנה"ס חקר מכונות פשוטות וגילה את עקרון היתרון המכני, אך רק ביחסי הכוחות הסטטיים, ולא הבין שהוא קיים על חשבון המרחק שלאורכו פועל הכוח. בספרו "מכניק" משנת 1600, גלילאו גליליי הציג תאוריה כוללת דינמית של פעולת מכונות פשוטות, ואת מסקנתו החדשנית שהן משמרות אנרגיה ולא יוצרות אותה.

ראו גם

• מכונה פשוטה
• עבודה