Figura 1: Esempio di un semplice sistema di macchine che utilizza una ruota e un asse.
La ruota e l’asse è un tipo di macchina semplice utilizzata per semplificare le attività in termini di forza di manipolazione applicando il concetto di vantaggio meccanico. La ruota e l’asse è costituito da un disco rotondo, noto come una ruota, con una barra attraverso il centro di esso, noto come l’asse. Questo sistema utilizza il momento angolare e la coppia per lavorare sugli oggetti, in genere contro la forza di gravità., La macchina semplice dell’asse e della ruota è strettamente collegata agli ingranaggi.
Come tutte le altre macchine semplici il sistema ruota e assale cambia la forza modificando la distanza su cui la forza deve essere applicata; se la forza di ingresso è ridotta alla forza di uscita, allora la forza deve essere applicata su cinque volte la distanza. Il lavoro svolto è sempre forza volte distanza, e questo deve essere sempre lo stesso a causa della conservazione di energia.
La ruota e l’asse ruotano entrambi alla stessa velocità., Ciò significa che sia l’asse che la ruota completeranno una rotazione completa nella stessa quantità di tempo (al contrario di come funzionano gli ingranaggi). A causa della differenza di dimensioni nel raggio della ruota e dell’asse, ciò significa che la distanza che le due parti ruotano nella stessa quantità di tempo è diversa. Ciò è dovuto alla differenza nelle circonferenze della ruota stessa e dell’asse che la supporta. Ciò fornisce le condizioni per il vantaggio meccanico.,
Vantaggio meccanico
Figura 2: Vantaggio meccanico di un sistema di ruote e assi.
Il vantaggio meccanico di questo sistema è idealmente:
dove è il raggio della ruota ed è il raggio dell’asse, mostrato in Figura 2.
Un sistema di ruote e assi richiede una forza per sollevare il carico, ma tale forza può essere inferiore al peso dell’oggetto., Sebbene la forza che una persona deve applicare potrebbe non essere molto grande rispetto alla forza che fa sull’oggetto, la distanza di cui ha bisogno per ruotare la ruota è molto più grande della distanza che ruota l’asse.
Idealmente non ci sono perdite durante il trasferimento di energia, ma in realtà non esiste un sistema con un’efficienza del 100%. L’energia andrà persa a causa di forze non conservative come l’attrito, ma i sistemi di ruote e assi hanno spesso efficienze molto elevate.,
Per Ulteriori letture
Per ulteriori informazioni, si prega di consultare le relative pagine di seguito:
- un vantaggio Meccanico
- Semplice macchina
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