11.6
Mechanische Effizienz realer Maschinen
Der mechanische Wirkungsgrad einer Maschine ist das Verhältnis von Output zu Inputarbeit.
Für eine ideale Maschine ist das Verhältnis eins, was bedeutet, dass die Eingangs- und Ausgangsarbeit gleich sind.
Bei einem idealen Kniehebelschraubstock, der Holz zusammendrückt, entspricht beispielsweise die Ausgangsarbeit aufgrund der Reaktionskraft der Eingangsarbeit aufgrund der ausgeübten Kraft.
Im Gegensatz dazu erfährt eine reale Maschine eine Reibungskraft.
Die Reibungskraft kann aus der normalen Reaktionskraft gewonnen werden.
Die gesamte virtuelle Arbeit aufgrund der beitragenden Kräfte, wenn sie im Prinzip der virtuellen Arbeit angewendet wird, ergibt die Outputarbeit als die Differenz zwischen der Eingabearbeit und der Arbeit aufgrund der Reibungskraft.
Die Division der Ausgangsarbeit durch die Eingangsarbeit ergibt den mechanischen Wirkungsgrad. Die Effizienz ohne Reibung ist eine davon. Bei einem Reibungskoeffizienten ungleich Null ist der Wirkungsgrad jedoch Null, wenn der Umschaltwinkel gleich dem Reibungswinkel ist, und negativ für einen Umschaltwinkel, der kleiner als der Reibungswinkel ist.
Dies bedeutet, dass ein Schraubstock nur für einen Kniehebelwinkel verwendet werden sollte, der größer als der Reibungswinkel ist.
Die mechanische Effizienz einer Maschine ist ein grundlegender Begriff, der beschreibt, wie effektiv eine Maschine Eingangsarbeit in Ausgangsarbeit um…
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