Mesin sederhana — tuas, katrol, bidang miring, roda dan poros, dan sekrup — semuanya melakukan tugas dasar yang sama: memungkinkan Anda menukar jarak dengan gaya, sehingga tenaga yang lebih kecil dapat memindahkan beban yang lebih besar. Kalkulator ini menghitung keuntungan mekanik (MA) untuk masing-masing dari lima mesin sederhana klasik, gaya usaha ideal yang diperlukan oleh beban tertentu, dan bagaimana gesekan mengurangi keuntungan tersebut pada mesin sebenarnya.
Cara kerja Kalkulator Keuntungan Mekanis
Setiap mesin sederhana mempunyai rumus keunggulan mekanis ideal (IMA) masing-masing, semuanya diturunkan dari prinsip dasar yang sama: perbandingan dua panjang (atau hitungan, untuk katrol). Sebuah tuas membandingkan panjang lengan usaha dengan panjang lengan beban; bidang miring membandingkan panjang jalan dengan tinggi; roda-dan-poros membandingkan radius roda dengan radius poros; sekrup membandingkan keliling yang dilacak oleh pegangan pemutar dengan jarak ulir; dan MA sistem katrol hanyalah jumlah ruas tali yang menopang beban.
Setelah mengetahui MA, kalkulator akan menerapkan hubungan universal antara beban, gaya, dan keuntungan mekanis — Beban = Usaha × MA — untuk menghitung gaya gaya yang diperlukan untuk memindahkan beban tertentu, dengan asumsi mesin ideal dan tanpa gesekan.
Masukan dan artinya
Dimensi khusus mesin: setiap jenis mesin menanyakan panjang (atau jumlah) yang menentukan MA-nya — lihat bagian Rumus di atas untuk mengetahui yang mana tepatnya. Melakukan pengukuran yang tepat lebih penting daripada nilai beban, karena MA adalah rasio murni dimensi.
Beban (N): gaya yang ingin Anda atasi — berat suatu benda, hambatan baut yang tersangkut, atau sejenisnya. Jika Anda hanya mengetahui massa dalam kilogram, kalikan dengan 9,8 m/s² untuk mendapatkan newton.
Efisiensi (%): pada tab Efisiensi, ini menunjukkan berapa banyak upaya masukan Anda yang hilang karena gesekan. Mesin yang dilumasi dengan baik dan dibuat dengan baik dapat melebihi efisiensi 90%; pengaturan yang kasar dan memiliki gesekan tinggi (katrol berkarat, tanjakan kering) dapat turun jauh di bawah 70%.
Batasan dan kasus tepi
Kalkulator ini menghitung keuntungan mekanis ideal hanya dari geometri; ia tidak memodelkan massa fisik atau bentuk mesin itu sendiri, hanya rasio yang menentukan leverage. Untuk katrol, konvensi standar diasumsikan bahwa MA sama dengan jumlah ruas tali yang menopang beban — beberapa diagram katrol menghitung secara berbeda bergantung pada segmen mana yang Anda tarik, jadi periksa kembali diagram tempat Anda mengerjakannya.
Pada tab Efisiensi, efisiensi sebesar 0% tidak memiliki keuntungan mekanis aktual yang berarti (kalkulator tidak akan menunjukkan hasil apa pun) karena mesin yang sepenuhnya rugi tidak akan memindahkan beban sama sekali dalam praktiknya. Mesin nyata dengan beberapa mesin sederhana secara bersamaan (misalnya rangkaian roda gigi yang dipadukan dengan tuas) memerlukan perkalian MA setiap tahap — kalkulator ini menangani satu mesin dalam satu waktu.