理想的な機械とエネルギーの保存
* 理想的なマシン: 理想的な機械は、摩擦やその他の非効率性のためにエネルギーが失われない理論的概念です。
* エネルギーの保存: 理想的な機械を支配する基本原則は、エネルギーの保存です。これは、総エネルギー入力が総エネルギー出力に等しくなければならないことを意味します。
力と距離の関係
理想的なマシンでは、次の関係が当てはまります。
* 入力力x入力距離=出力力x出力距離
シナリオ:出力距離よりも大きい入力距離
入力距離が出力距離よりも大きい場合、これは次のことを意味します。
* 入力力<出力力
説明
エネルギーを節約するために、より長い距離(入力)にわたって力を発揮すると、出力力が大きくなりますが、より短い距離で作用します。 レバーのように考えてください:
* レバー: レバーの長い端(入力距離が大きい)を押し下げると、短い端で重いオブジェクト(より大きな出力力)を持ち上げることができます。
例
岩を持ち上げるためにシンプルなレバーを使用していると想像してください。レバー1メートル(入力距離)を押し下げ、岩はわずか0.5メートル(出力距離)を上に移動します。 これは、岩を持ち上げるためにレバーにより小さな力を発揮する必要があることを意味しますが、さらに動かす必要があります。
キーポイント: 理想的なマシンはエネルギーを作成しません。それは単にエネルギーの形を変えます(長距離を押して重い物体を短い距離で持ち上げる努力を変えるなど)。