簡單機械進階二:斜面、楔子和螺釘

2020-12-03 NOC弈者

大家好,這個部分是基礎原理部分,機械入門部分,樂高官方給機械結構劃分了四個部分:齒輪輪軸槓桿滑輪。上次,我們說完了最基礎簡單的部分,現在我們要進階了。我們從輪軸槓桿滑輪斜面楔子螺釘齒輪凸輪棘輪機構結構十個方面給大家講解。已經說過的不再贅述,需要的,可以去以前內容查找。

此次講斜面楔子螺釘部分。

內容取自樂高官方簡單機械套裝原理模型,教學材料,需要9686套裝。

斜面

你知道嗎?

早在數千年前,古埃及人就利用了泥土堆成的斜面,減輕了將巨石運往金字塔頂端的勞力。

難道斜面也算得上簡單機械?

沒錯,藉助斜面將物體提升至一定高度,一定會將該物體移動更長距離,但是這會比垂直向上提升該物體更加省力。

垂直向上提升一個已知的負載距離短但費力,使用斜面慢慢提升負載更省力但距離更長,這兩種方法各有利弊,需要權衡。也就是說,兩者的工作量一樣。

斜面的常見示例有斜坡、梯子和樓梯。

1

原理模型一

搭建(短斜坡):

結論

此模型展示的是短斜面。鬆開負載時什麼也不會發生。動力不足以將負載提升至斜面頂端。如果再增加一個輪子,動力便能夠提升該負載。

2

原理模型二

搭建(長斜面)

結論

此模型展示的是長斜面。由於斜面距離加長,傾斜度減小,因此動力能夠將負載提升至斜面頂端。

楔(xie)子

楔子是斜面的一種改型。與斜面不同,楔子可以移動。

楔子可以有一個或兩個坡面。用力取決於楔子的長度和寬度之間的關係,以及斜面。

楔子的常見示例包括斧頭、小刀等。

1

原理模型一:

搭建:

結論

此模型展示的是具有長坡面的單楔。由於該楔子的角度小,因此抬起負載所需的力小。

2

原理模型二:

搭建

結論

此模型展示的是具有短坡面的單楔。由於其坡面的傾角大,因此相比前一個楔子需要用更大的力來抬起負載。但它的運動距離也較短。

螺釘

螺釘是斜面的一種改型。螺釘的螺紋就像是環繞圓柱體的斜面。螺紋的寬度就像是斜面的角度。

螺釘的螺距越細小,所需的轉數越多,但也會更輕鬆地釘入螺釘。負載是木材對螺釘施加的摩擦力和其他力。

將一個螺釘擰入一塊木頭時,就像是將該長斜面旋進該負載中。轉動螺絲刀的力會被轉換成將螺釘擰入物體的垂直作用力。螺釘在一次完整旋轉中移動的距離取決於螺距。

螺距是指螺釘每釐米的螺紋數量。如果一個螺釘每釐米有8個螺紋,則該螺釘的螺距為1/8。螺距為1/8的螺釘在一次完整旋轉中能夠向物體中移動1/8釐米的距離。

螺釘的常見示例有螺釘、螺絲錐和鑽子。

1

原理模型

搭建(螺釘):

結論

此模型利用蝸輪螺紋來演示螺釘的原理。當轉動把手時,螺釘會以90°角將齒輪移過。運動速度明顯減少。

今天的進階:斜面、楔子螺釘部分就說完了,應用部分以後再說,我們先把基礎搞定。

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