figuur 1: voorbeeld van een eenvoudig machinesysteem met een wiel en as.
het wiel en de as is een soort eenvoudige machine die wordt gebruikt om taken in termen van het manipuleren van kracht te vergemakkelijken door toepassing van het concept van mechanisch voordeel. Het wiel en de as bestaat uit een ronde schijf, bekend als een wiel, met een stang door het midden ervan, bekend als de as. Dit systeem maakt gebruik van impulsmoment en koppel om werk te doen aan objecten, meestal tegen de zwaartekracht., De wiel en as eenvoudige machine is nauw verwant aan tandwielen.
net als alle andere eenvoudige machines verandert het wiel-en assysteem de kracht door de afstand te veranderen waarover de kracht moet worden uitgeoefend; als de ingangskracht wordt teruggebracht tot de uitgangskracht, moet de kracht over vijfmaal de afstand worden uitgeoefend. Het werk is altijd kracht keer afstand, en dit moet altijd hetzelfde zijn vanwege het behoud van energie.
wiel en as draaien met dezelfde snelheid., Wat dit betekent is dat zowel de as als het wiel één volledige rotatie in dezelfde tijd zullen voltooien (in tegenstelling tot hoe versnellingen werken). Door het grootteverschil in de straal van het wiel en de as, betekent dit dat de afstand waar de twee delen in dezelfde tijd doorheen draaien verschillend is. Dit komt door het verschil in de omtrek van het wiel zelf en de as die het ondersteunt. Dit levert de voorwaarden voor mechanisch voordeel.,
mechanisch voordeel
Figuur 2: mechanisch voordeel van een wiel-en assysteem.
het mechanische voordeel voor dit systeem is idealiter:
waarbij de straal van het wiel en de straal van de as is, weergegeven in Figuur 2.
een wiel – en assysteem heeft een kracht nodig om de belasting op te heffen, maar die kracht kan kleiner zijn dan het gewicht van het voorwerp., Hoewel de kracht die een persoon moet uitoefenen misschien niet erg groot is in vergelijking met de kracht die het op het object uitoefent, is de afstand die ze nodig hebben om het wiel te draaien veel groter dan de afstand waar de as doorheen draait.
idealiter zijn er geen verliezen tijdens de energieoverdracht, maar in werkelijkheid bestaat er niet zoiets als een systeem met 100% efficiëntie. Energie zal verloren gaan door niet-conservatieve krachten zoals wrijving, maar wiel-en asystemen hebben vaak een zeer hoge efficiëntie.,