Physics
📄 اطبع pdf
00971504825082
الألات البسيطة والمركبة
Simple and compound machines
آلة بسيطة: هي أداة إما أن تدار بالقوة البشرية أو بوساطة المحركات وهي تسهل العمل، وهي عبارة عن عدة أجهزة ذات أجزاء متحركة قليلة أو بدون أجزاء متحركة تُستخدم لتعديل الحركة وحجم القوة من أجل أداء العمل.
يوجد أنواع مختلفة منها:
البكرة
البكرة لرفع الأثقال بأمان وفعالية. يوضح الرسم البياني بكرة متصلة بحبل مربوط به ثقل. يتم "سحب" الحبل من جانب الجهد والوزن الذي يتم رفعه على الجانب الأيمن، يسمى "الحمل". بشكل عام، تعتبر البكرة الواحدة مفيدة لأنها تسمح للعامل برفع الوزن دون ثني ظهره. هذا يعني أن رفع الوزن أكثر أماناً. من الممكن تقليل قوة الجهد من خلال استخدام البكرات المتحركة كما في الشكل الثاني بزيادة عدد الأحبال الحاملة.
الرافعة
الرافعة: لوح يرتكز على محور يسمح للمستخدم بتحريك الأشياء بسهولة. يتم استخدام الرافعة للتقليل من قوة الجهد اللازم للقيام بقدر معين من العمل، ويتم استخدامها لرفع الأشياء الثقيلة. اعتماداً على الحمل ومقدار الجهد الذي يجب أن يبذله، عليك أن تقرر أين يجب أن تكون نقطة الارتكاز. كلما اقتربت نقطة الارتكاز من الحمل نحتاج إلى قوة جهد أقل.
العجلة والمحور
العجلة والمحور: آلة بسيطة لها حلقتان أو أسطوانتان متصلتان، واحدة داخل الأخرى، ثم تدور في نفس الاتجاه حول نقطة مركزية. تساعد العجلة والمحور على تحريك الأشياء، وكلما زادت سرعة دوران المحور، زادت سرعة دوران العجلة.
البرغي
هو سطح مائل ملفوف حول أسطوانة على شكل لولبي شبيه لحد ما بالمسمار. لا يستطيع البرغي تثبيت نفسه في الجسم دون احتكاك ويمكن انتزاعه باستخدام قوة بسيطة وكذلك يمكن تثبيته بقوة بسيطة.
الأسفين
الأسفين: عادة ما يكون الإسفين جسمًا حادًا على شكل مثلث. على سبيل المثال، سكين أو صخرة حادة. يساعد الوتد في تقسيم أو تفكيك كائنات مختلفة يعمل على تحويل قوة الجهد إلى قوتين على جانبي الإسفين.
المستوى المائل
المستوى المائل: هو منحدر يقلل من مقدار القوة اللازمة لتحريك الجسم لأعلى. بدلاً من رفع الجسم مباشرة لأعلى، يمكنك دفع الجسم أو سحبه لأعلى المنحدر.
الفائدة الميكانيكية
يتم بذل شغل على الآلة يدعى بالشغل المبذول Wi، وبالتالي فإن الآلة تبذل شغل يدعى الشغل الناتج Wo.
القوة التي يبذلها شخص على الآلة تدعى قوة الجهد Fe، والقوة التي تنتجها الآلة تدعى قوة المقاومة Fr.
الفائدة الميكانيكية هي نسبة قوة المقاومة إلى قوة الجهد:
\[M_A = \frac{F_r}{F_e}\]
في هذه المحاكاة وزن الصندوق الأخضر هي قوة الجهد ووزن الصندوق الأصفر هي القوة التي يطلب حملها \[ F_r > F_e \] ولكن المسافة التي تحركها الصندوق الأخضر أكبر من المسافة التي تحركها الصندوق الأصفر \[ W_i \ge W_0 \].
في الآلة المثالية يكون \[ W_i = W_0 \] و \[ F_e \cdot d_e = F_r \cdot d_r \] وبذلك نجد أن:
\[ \frac {d_e}{d_r} = \frac {F_r}{F_e} \]
وبذلك فإن الفائدة الميكانيكية المثالية تعادل:
\[ I_{MA} = \frac{ d_e}{d_r} \]
كفاءة الآلة
هي النسبة بين الشغل الناتج إلى الشغل المبذول مضروباً ب 100:
\[ e = \frac{W_0}{W_i} \times 100 \]
\[ e = \frac{F_r \cdot d_r}{F_e \cdot d_e} \times 100 \]
\[ e = \frac{MA}{I_{MA}} \times 100 \]
مثال 1) دولاب دراجة هوائية نصف قطره 40 سانتي متر ونصف قطر ناقل الحركة 4 سانتي متر. تم اجراء تجربة على الدولاب بلف ناقل الحركة بسلسلة وسحبها بشكل أفقي وبقوة قدرها 80 نيوتن وكانت الفائدة الميكانيكية لهذه الآلة تعادل 9%.
أوجد ما يلي:
الفائدة الميكانيكية المثالية لهذه الآلة:
\[ IMA = \frac{d_e}{d_r} = \frac{4}{40} = 0.1 \]
قوة المقاومة:
\[ MA = \frac{F_r}{F_e} \]
\[ F_r = MA \times F_e = 0.09 \times 80 = 7.2 \, N \]
كفاءة الآلة:
\[ e = \frac{MA}{IMA} \times 100 \]
\[ e = \frac{0.09}{0.1} \times 100 = 90\% \]
الآلة المركبة
تتكون الآلة المركبة من آلتين بسيطتين أو أكثر مثل الدراجة.
\[ MA_{tot} = MA_{\text{front drive}} \times MA_{\text{rear drive}} \]
\[ IMA = IMA_{\text{front drive}} \times IMA_{\text{rear drive}} \]
📐 امتحان الآلات البسيطة والفائدة الميكانيكية
اختبار شامل على أنواع الآلات البسيطة وقوانين الفائدة الميكانيكية
بيانات الطالب
00:30:00
الوقت المتبقي
التقدم
0%
نتيجة الاختبار
تاريخ الاختبار:
0/10
رسالة النتيجة ستظهر هنا
Simple Machine: A tool that is either operated by human power or by motors, making work easier. It consists of devices with few or no moving parts, used to modify motion and the magnitude of force to perform work.
Different types include:
Pulley
A pulley is used to lift heavy loads safely and efficiently. The diagram shows a pulley connected to a rope attached to a weight. The rope is "pulled" from the effort side, and the weight being lifted on the right side is called the "load." In general, a single pulley is useful because it allows the worker to lift the weight without bending their back, making lifting safer. It is possible to reduce the effort force by using movable pulleys as shown in the second figure, by increasing the number of supporting ropes.
Lever
A lever is a bar that pivots on a fulcrum, allowing the user to move objects easily. Levers reduce the effort force needed to do a certain amount of work and are used to lift heavy objects. Depending on the load and the effort that must be exerted, you decide where the fulcrum should be. The closer the fulcrum is to the load, the less effort force is needed.
Wheel and Axle
The wheel and axle is a simple machine with two rings or cylinders connected, one inside the other, rotating together in the same direction around a central point. The wheel and axle help move objects, and the faster the axle rotates, the faster the wheel rotates.
Screw
An inclined plane wrapped around a cylinder in a spiral shape, somewhat similar to a screw. A screw cannot hold itself in a body without friction, and it can be removed using a simple force, and can also be fixed with a simple force.
Wedge
A wedge is typically a sharp triangular-shaped object, such as a knife or sharp rock. The wedge helps to split or separate different objects by converting the effort force into two forces on the sides of the wedge.
Inclined Plane
Inclined Plane: A slope that reduces the force needed to move an object upward. Instead of lifting the object straight up, you can push or pull it up the slope.
Mechanical Advantage
Work is done on the machine called input work (Wi), and the machine does work called output work (Wo).
The force exerted by a person on the machine is called effort force (Fe), and the force produced by the machine is called resistance force (Fr).
Mechanical advantage is the ratio of resistance force to effort force:
\[M_A = \frac{F_r}{F_e}\]
In this simulation, the weight of the green box is the effort force, and the weight of the yellow box is the force to be lifted \[ F_r > F_e \], but the distance moved by the green box is greater than the distance moved by the yellow box \[ W_i \ge W_0 \].
In an ideal machine, \[ W_i = W_0 \] and \[ F_e \cdot d_e = F_r \cdot d_r \], therefore:
\[ \frac {d_e}{d_r} = \frac {F_r}{F_e} \]
Thus, the ideal mechanical advantage is:
\[ I_{MA} = \frac{ d_e}{d_r} \]
Efficiency of a Machine
The ratio of output work to input work multiplied by 100:
\[ e = \frac{W_0}{W_i} \times 100 \]
\[ e = \frac{F_r \cdot d_r}{F_e \cdot d_e} \times 100 \]
\[ e = \frac{MA}{I_{MA}} \times 100 \]
Example 1) A bicycle wheel has a radius of 40 cm and a drive gear radius of 4 cm. An experiment was conducted by pulling the drive gear chain horizontally with a force of 80 N, and the mechanical advantage was found to be 9%.
Find the following:
The ideal mechanical advantage of this machine:
\[ IMA = \frac{d_e}{d_r} = \frac{4}{40} = 0.1 \]
The resistance force:
\[ MA = \frac{F_r}{F_e} \]
\[ F_r = MA \times F_e = 0.09 \times 80 = 7.2 \, N \]
The efficiency of the machine:
\[ e = \frac{MA}{IMA} \times 100 \]
\[ e = \frac{0.09}{0.1} \times 100 = 90\% \]
Compound Machine
A compound machine consists of two or more simple machines, such as a bicycle.
\[ MA_{tot} = MA_{\text{front drive}} \times MA_{\text{rear drive}} \]
\[ IMA = IMA_{\text{front drive}} \times IMA_{\text{rear drive}} \]
📐 Simple Machines & Mechanical Advantage Exam
Comprehensive test on types of simple machines and mechanical advantage laws
Student Information
00:30:00
Time Remaining
Progress
0%
Test Results
Test Date:
0/10
Result message will appear here
الألات البسيطة والمركبة
|
يوجد أنواع مختلفة منها:
البكرة
البكرة لرفع الأثقال بأمان وفعالية. يوضح الرسم البياني بكرة متصلة بحبل مربوط به ثقل. يتم "سحب" الحبل من جانب الجهد والوزن الذي يتم رفعه على الجانب الأيمن، يسمى "الحمل". بشكل عام، تعتبر البكرة الواحدة مفيدة لأنها تسمح للعامل برفع الوزن دون ثني ظهره. هذا يعني أن رفع الوزن أكثر أماناً. من الممكن تقليل قوة الجهد من خلال استخدام البكرات المتحركة كما في الشكل الثاني بزيادة عدد الأحبال الحاملة.
الرافعة
الرافعة: لوح يرتكز على محور يسمح للمستخدم بتحريك الأشياء بسهولة. يتم استخدام الرافعة للتقليل من قوة الجهد اللازم للقيام بقدر معين من العمل، ويتم استخدامها لرفع الأشياء الثقيلة. اعتماداً على الحمل ومقدار الجهد الذي يجب أن يبذله، عليك أن تقرر أين يجب أن تكون نقطة الارتكاز. كلما اقتربت نقطة الارتكاز من الحمل نحتاج إلى قوة جهد أقل.
العجلة والمحور
العجلة والمحور: آلة بسيطة لها حلقتان أو أسطوانتان متصلتان، واحدة داخل الأخرى، ثم تدور في نفس الاتجاه حول نقطة مركزية. تساعد العجلة والمحور على تحريك الأشياء، وكلما زادت سرعة دوران المحور، زادت سرعة دوران العجلة.
البرغي
هو سطح مائل ملفوف حول أسطوانة على شكل لولبي شبيه لحد ما بالمسمار. لا يستطيع البرغي تثبيت نفسه في الجسم دون احتكاك ويمكن انتزاعه باستخدام قوة بسيطة وكذلك يمكن تثبيته بقوة بسيطة.
الأسفين
الأسفين: عادة ما يكون الإسفين جسمًا حادًا على شكل مثلث. على سبيل المثال، سكين أو صخرة حادة. يساعد الوتد في تقسيم أو تفكيك كائنات مختلفة يعمل على تحويل قوة الجهد إلى قوتين على جانبي الإسفين.
المستوى المائل
المستوى المائل: هو منحدر يقلل من مقدار القوة اللازمة لتحريك الجسم لأعلى. بدلاً من رفع الجسم مباشرة لأعلى، يمكنك دفع الجسم أو سحبه لأعلى المنحدر.
الفائدة الميكانيكية
يتم بذل شغل على الآلة يدعى بالشغل المبذول Wi، وبالتالي فإن الآلة تبذل شغل يدعى الشغل الناتج Wo. القوة التي يبذلها شخص على الآلة تدعى قوة الجهد Fe، والقوة التي تنتجها الآلة تدعى قوة المقاومة Fr. الفائدة الميكانيكية هي نسبة قوة المقاومة إلى قوة الجهد:
\[M_A = \frac{F_r}{F_e}\]
في هذه المحاكاة وزن الصندوق الأخضر هي قوة الجهد ووزن الصندوق الأصفر هي القوة التي يطلب حملها \[ F_r > F_e \] ولكن المسافة التي تحركها الصندوق الأخضر أكبر من المسافة التي تحركها الصندوق الأصفر \[ W_i \ge W_0 \].
في الآلة المثالية يكون \[ W_i = W_0 \] و \[ F_e \cdot d_e = F_r \cdot d_r \] وبذلك نجد أن: \[ \frac {d_e}{d_r} = \frac {F_r}{F_e} \] وبذلك فإن الفائدة الميكانيكية المثالية تعادل: \[ I_{MA} = \frac{ d_e}{d_r} \]
هي النسبة بين الشغل الناتج إلى الشغل المبذول مضروباً ب 100: \[ e = \frac{W_0}{W_i} \times 100 \] \[ e = \frac{F_r \cdot d_r}{F_e \cdot d_e} \times 100 \] \[ e = \frac{MA}{I_{MA}} \times 100 \]
مثال 1) دولاب دراجة هوائية نصف قطره 40 سانتي متر ونصف قطر ناقل الحركة 4 سانتي متر. تم اجراء تجربة على الدولاب بلف ناقل الحركة بسلسلة وسحبها بشكل أفقي وبقوة قدرها 80 نيوتن وكانت الفائدة الميكانيكية لهذه الآلة تعادل 9%.
أوجد ما يلي:
الفائدة الميكانيكية المثالية لهذه الآلة:
\[ IMA = \frac{d_e}{d_r} = \frac{4}{40} = 0.1 \]
قوة المقاومة:
\[ MA = \frac{F_r}{F_e} \] \[ F_r = MA \times F_e = 0.09 \times 80 = 7.2 \, N \]
كفاءة الآلة:
\[ e = \frac{MA}{IMA} \times 100 \] \[ e = \frac{0.09}{0.1} \times 100 = 90\% \]
الآلة المركبة
تتكون الآلة المركبة من آلتين بسيطتين أو أكثر مثل الدراجة.
\[ MA_{tot} = MA_{\text{front drive}} \times MA_{\text{rear drive}} \] \[ IMA = IMA_{\text{front drive}} \times IMA_{\text{rear drive}} \]
📐 امتحان الآلات البسيطة والفائدة الميكانيكية
اختبار شامل على أنواع الآلات البسيطة وقوانين الفائدة الميكانيكية
بيانات الطالب
00:30:00
الوقت المتبقي
التقدم
0%
نتيجة الاختبار
تاريخ الاختبار:
0/10
رسالة النتيجة ستظهر هنا
Different types include:
Pulley
A pulley is used to lift heavy loads safely and efficiently. The diagram shows a pulley connected to a rope attached to a weight. The rope is "pulled" from the effort side, and the weight being lifted on the right side is called the "load." In general, a single pulley is useful because it allows the worker to lift the weight without bending their back, making lifting safer. It is possible to reduce the effort force by using movable pulleys as shown in the second figure, by increasing the number of supporting ropes.
Lever
A lever is a bar that pivots on a fulcrum, allowing the user to move objects easily. Levers reduce the effort force needed to do a certain amount of work and are used to lift heavy objects. Depending on the load and the effort that must be exerted, you decide where the fulcrum should be. The closer the fulcrum is to the load, the less effort force is needed.
Wheel and Axle
The wheel and axle is a simple machine with two rings or cylinders connected, one inside the other, rotating together in the same direction around a central point. The wheel and axle help move objects, and the faster the axle rotates, the faster the wheel rotates.
Screw
An inclined plane wrapped around a cylinder in a spiral shape, somewhat similar to a screw. A screw cannot hold itself in a body without friction, and it can be removed using a simple force, and can also be fixed with a simple force.
Wedge
A wedge is typically a sharp triangular-shaped object, such as a knife or sharp rock. The wedge helps to split or separate different objects by converting the effort force into two forces on the sides of the wedge.
Inclined Plane
Inclined Plane: A slope that reduces the force needed to move an object upward. Instead of lifting the object straight up, you can push or pull it up the slope.
Mechanical Advantage
Work is done on the machine called input work (Wi), and the machine does work called output work (Wo). The force exerted by a person on the machine is called effort force (Fe), and the force produced by the machine is called resistance force (Fr). Mechanical advantage is the ratio of resistance force to effort force:
\[M_A = \frac{F_r}{F_e}\]
In this simulation, the weight of the green box is the effort force, and the weight of the yellow box is the force to be lifted \[ F_r > F_e \], but the distance moved by the green box is greater than the distance moved by the yellow box \[ W_i \ge W_0 \].
In an ideal machine, \[ W_i = W_0 \] and \[ F_e \cdot d_e = F_r \cdot d_r \], therefore: \[ \frac {d_e}{d_r} = \frac {F_r}{F_e} \] Thus, the ideal mechanical advantage is: \[ I_{MA} = \frac{ d_e}{d_r} \]
The ratio of output work to input work multiplied by 100: \[ e = \frac{W_0}{W_i} \times 100 \] \[ e = \frac{F_r \cdot d_r}{F_e \cdot d_e} \times 100 \] \[ e = \frac{MA}{I_{MA}} \times 100 \]
Example 1) A bicycle wheel has a radius of 40 cm and a drive gear radius of 4 cm. An experiment was conducted by pulling the drive gear chain horizontally with a force of 80 N, and the mechanical advantage was found to be 9%.
Find the following:
The ideal mechanical advantage of this machine:
\[ IMA = \frac{d_e}{d_r} = \frac{4}{40} = 0.1 \]
The resistance force:
\[ MA = \frac{F_r}{F_e} \] \[ F_r = MA \times F_e = 0.09 \times 80 = 7.2 \, N \]
The efficiency of the machine:
\[ e = \frac{MA}{IMA} \times 100 \] \[ e = \frac{0.09}{0.1} \times 100 = 90\% \]
Compound Machine
A compound machine consists of two or more simple machines, such as a bicycle.
\[ MA_{tot} = MA_{\text{front drive}} \times MA_{\text{rear drive}} \] \[ IMA = IMA_{\text{front drive}} \times IMA_{\text{rear drive}} \]
📐 Simple Machines & Mechanical Advantage Exam
Comprehensive test on types of simple machines and mechanical advantage laws
Student Information
00:30:00
Time Remaining
Progress
0%
Test Results
Test Date:
0/10
Result message will appear here
No comments:
Post a Comment