ماشین:

بر خلاف تصور مردم که ماشین را وسیله ایی می دانند که موتور دارد در علوم هر وسیله ایی که کار ما را آسان کند یک ماشین است.

طبق این تعریف وسایلی مانند بیل، کلنگ، چاقو، قاشق و دیلم هم یک ماشین هستند زیرا کارهای ما را آسان می کنند و باعث صرفه جویی در نیرو و یا صرفه جویی در زمان انجام کار می شوند.( نیروی کمتری برای انجام کار استفاده می کنیم یا کار ما سریعتر کار را انجام می دهیم.)

ماشینها به چهار روش به ما کمک می کنند:

الف) انتقال نیرو: یعنی ما به قسمتی از ماشین نیرو وارد می کنیم و نیرو در طول ماشین جابجا شده و قسمت دیگری از ماشین برای ما کار انجام می دهد مثلا ما به دسته قیچی نیرو وارد می کنیم و تیغه های آن می برد.

 ب) تغییر جهت نیرو:  یعنی ما در یک جهت نیرو وارد می کنیم و ماشین در جهت دیگری کار را برای ما انجام می دهد مثلا بچه ها در الاکلنگ یک نفرشان به سمت پایین می رود و نفر دوم به طرف بالا حرکت می کند یا ما در هنگام بستن یک مهره به کمک پیچ گوشتی دستمان حرکت دورانی دارد اما مهره به سمت بالا یا پایین حرکت می کند.

ج ) افزایش نیرو: یعنی ما به ماشین نیروی کمی می دهیم و ماشین برای ما نیرو را افزایش می دهد مثلا ما با دست نمی توانیم یک مهره را باز کنیم اما با آچار این کار براحتی انجام می شود و نیروی کمتری هم مصرف می کنیم.

د) افزایش سرعت و مسافت اثر نیرو : یعنی جایی که نیرو اثر کرده و کار در آنجا انجام می شود مسافت بیشتری می پیماید. مثلا در جاروی فراشی هنگام جارو کردن حیاط مدرسه دست ما حداکثر یک متر جابجا می شود اما قسمت جارو بیش از دو متر جابجا می شود.

نکته : ماشین های ساده فقط یکی از دو افزایش را می توانند داشته باشند.

سوال : هر کدام از وسایل زیر چگونه به ما کمک می کند؟

أ‌)      قیچی کاغذ بری:

ب‌) فرغون

ت‌) قیچی فلز بری

ث‌) انبردست

ج‌)    الاکلنگ

مزیت مکانیکی:

مزیت مکانیکی یعنی برتری از نظر مکانیکی.

مزیت مکانیکی یعنی ماشین نیروی ما را چند برابر می کند.

مزیت مکانیکی : نسبت بین نیرویی که ماشین به جسم وارد می کند(نیروی مقاوم) به نیرویی که ما به ماشین وارد می کنیم.(نیروی محرک)

مزیت مکانیکی واحد ندارد زیرا نسبت بین دو نیرو است.

اگر به ماشینی 500 نیوتن نیرو بدهیم و ماشین بر نیروی 1500 نیوتنی غلبه کند مزیت مکانیکی ماشین چند است؟

سوال : آیا ماشینها در مقدار کار تاثیری دارند؟

توضیح: گفتیم ماشینها باعث صرفه جویی در مقدار نیرو می شوند پس آیا این صرفه جویی باعث این می شود که ما کار یا انرژی کمی به ماشین بدهیم و ماشین کار و یا انرژی ما را افزایش دهد؟

جواب :

در مورد انرژی قبلا خوانده ایم که طبق قانون پایستگی انرژی ، انرژی خود بخود بوجود نمی آید و خود بخود هم از بین نمی رود و فقط صورت و نوع آن تغییر می کند

 پس هنگام انجام کار :       انرژی داده شده به ماشین = انرژی گرفته شده از ماشین.

و در مورد کار نیز می دانیم که کار و انرژی رابطه بسیار نزدیکی به هم دارند.

برای فهم بهتر منظور مان این مسئله را حل کنید:

در هر دو حالت مقدار کار انجام شده را به دست آورید.

همانطور که می بینید مقدار کار در هر دو حالت با هم برابر است و ماشین سطح شیبدار فقط باعث شده کاربا نیروی کمتری انجام شود(افزایش نیرو ) اما در عوض مقدار جابجایی نیز به همان نسبت افزایش یافته است پس در کل مقدار کار افزایش نیافته است.

پس در جواب به سوال باید گفت: ماشین ها در مقدار کار هیچ تاثیری ندارند و فقط باعث می شوند که در مقدار نیرو یا زمان انجام کار صرفه جویی شود.(افزایش نیرو یا افزایش سرعت و مسافت انجام کار)

کار گرفته شده از ماشین = کار داده شده به ماشین

هنگامی که یک ماشین سواری را روشن می کنید آیا توجه کرده اید که تمام کاری که این ماشین انجام می دهد همان کاری نیست که ما از ماشین انتظار داریم مثلا گرم می شود یا صدای موتور را می شنویم و یا صدای اصطکاک لاستیک با جاده و...

ما این انرژی ها و کاری که انجام میدهند را نمی خواهیم اما ماشین برای ما انجام می دهد به این نوع کارها ، کار غیرمفید می گوییم و به کارهایی که ما از ماشین انتظار داریم انجام دهد کار مفید گفته می شود.

کار گرفته شده از ماشین = کار مفید + کار غیر مفید

هیچ ماشینی وجود ندارد که تمام کار داده شده به آنرا بصورت کار مفید به ما تحویل دهد اما بهرحال ماشینها از نظر بازده با هم تفاوت دارند.

بازده نسبت کار مفید به کل کار گرفته شده از ماشین می گوییم.

مثلا وقتی می گوییم بازده ماشین های سواری 20 % است یعنی اگر به ماشین 100 ژول کار بدهیم ماشین 20 ژول آنرا بصورت کار مفید به ما می دهد و 80 ژول آن بصورت کاری است که ما آنرا نمی خواهیم.