Introduction :

Les machines constituent le pilier fondamental du développement de la civilisation humaine. Grâce aux machines, les humains ont pu exploiter et rediriger les forces de la nature à leur avantage, entraînant une amélioration de la qualité de vie et la facilitation des tâches quotidiennes. L'utilisation des machines reflète le progrès de l'humanité dans les domaines de la technologie et de l'ingénierie, allant des simples outils quotidiens aux machines complexes et sophistiquées. Dans notre vie quotidienne, nous dépendons des machines pour faciliter diverses activités, qu'il s'agisse de tâches manuelles simples ou de moyens de transport modernes. Les machines vont des ouvre-bouteilles et des tournevis aux bicyclettes et aux voitures. Avec l'avancée de la technologie, ces machines ont commencé à dépendre de moteurs et de techniques complexes pour répondre aux exigences de la vie moderne.

Éléments de l'article :

1. Machines

2. Avantages des machines

3. Avantage mécanique

4. Efficacité

5. Machines composées

6. Conclusion

Machines :

Les gens utilisent des machines au quotidien, certaines sont des outils simples comme les ouvre-bouteilles et les tournevis, tandis que d'autres sont complexes, comme les bicyclettes et les voitures. Que ces machines soient alimentées par des moteurs ou des forces humaines, elles facilitent finalement l'exécution des tâches et réduisent la charge de travail en modifiant la quantité ou la direction de la force pour correspondre à la capacité de la machine ou de la personne.

Avantages des machines :

Examinons l'ouvre-bouteille illustré dans la figure 9-4. Lors de l'utilisation de cet outil, soulever son extrémité distante signifie que vous exercez un effort sur l'ouvre-bouteille, qui, à son tour, exerce une force sur le bouchon lorsqu'il est levé. Le travail que vous avez effectué dans ce cas s'appelle le travail d'entrée, tandis que le travail effectué par l'outil s'appelle le travail de sortie. Rappelons que le travail est le transfert d'énergie par des moyens mécaniques. En utilisant l'ouvre-bouteille, vous avez stocké du travail en lui, transférant de l'énergie à l'outil. En retour, l'ouvre-bouteille a travaillé sur le bouchon, lui transférant de l'énergie. L'ouvre-bouteille n'est pas une source d'énergie, donc le bouchon ne gagne pas plus d'énergie que celle que vous avez stockée dans l'ouvre-bouteille. Cela implique que le travail de sortie ne peut pas être supérieur au travail d'entrée.

Avantage mécanique :

La force appliquée à la machine par une personne est appelée force d'entrée, et la force appliquée par la machine est appelée force de résistance. La figure 9-4 montre que la force d'entrée est la force appliquée vers le haut par une personne utilisant un ouvre-bouteille, et la force de résistance est la force appliquée vers le haut par l'ouvre-bouteille. Le rapport de la force de résistance à la force d'entrée est appelé avantage mécanique (AM) de la machine.

Les deux forces sont égales dans le système de la poulie fixe illustrée dans la figure 10b-4. Par conséquent, AM est égal à 1. Quel est l'avantage de cette machine ? La poulie fixe est utile non pas parce qu'elle réduit la force appliquée, mais parce qu'elle en change la direction. De nombreuses machines, comme l'ouvre-bouteille dans la figure 9-4 et les systèmes de poulies dans la figure 10b-4, ont des avantages mécaniques supérieurs à 1. Lorsque AM est supérieur à 1, la machine travaille pour augmenter la force appliquée par une personne. L'avantage mécanique peut également être exprimé en utilisant la définition du travail, où le travail d'entrée équivaut à la force appliquée par une personne multipliée par la distance parcourue par sa main (a), et le travail de sortie équivaut à la force de résistance multipliée par la distance parcourue par la résistance (d). Comme mentionné précédemment, une machine ne peut pas augmenter l'énergie, mais elle peut augmenter la force. Pour une machine idéale, le travail d'entrée équivaut au travail de sortie.

Efficacité :

Le travail effectué dans les machines réelles est souvent supérieur au travail de sortie. Retirer de l'énergie du système signifie une perte de travail produit par la machine, rendant la machine moins efficace lors de l'exécution d'une tâche. L'efficacité de la machine (e) est définie comme le rapport du travail de sortie au travail d'entrée :

L'efficacité de la machine, exprimée en pourcentage (%), équivaut au travail de sortie divisé par le travail d'entrée, multiplié par 100. La conception des machines détermine leur avantage mécanique idéal, et les machines très efficaces ont souvent des avantages mécaniques proches de leurs valeurs idéales. Pour obtenir la même force de résistance, une machine moins efficace nécessite une force d'entrée plus importante par rapport à une machine plus efficace.

Machines composées :

La plupart des machines, quelle que soit leur complexité, sont composées d'une ou plusieurs des machines simples suivantes : levier, poulie, roue et axe, plan incliné, coin et vis, comme illustré dans la figure 11-4. L'avantage mécanique idéal (AMI) pour chaque machine illustrée dans la figure 11-4 est le rapport des distances parcourues. Ce ratio peut être substitué aux machines comme le levier et la roue et l'axe par le rapport des distances entre les points où la force et la résistance agissent et le point de pivot. Un exemple courant de machine composée est une bicyclette, où la pédale et le pignon avant agissent comme un levier, et la chaîne et le pignon arrière agissent comme une roue et un axe supplémentaires. La chaîne transmet la force (force d'entrée) au pignon arrière. L'avantage mécanique (AM) de la machine compos

ée est le produit des avantages mécaniques de ses machines simples individuelles. Par exemple, l'avantage mécanique de la bicyclette illustrée dans la figure 13-4 peut être calculé en multipliant les avantages mécaniques de la pédale et du pignon arrière.

Conclusion :

Il est évident que les machines jouent un rôle vital dans notre vie quotidienne, qu'elles soient aussi simples qu'un ouvre-bouteille ou aussi complexes qu'une bicyclette. Les machines offrent de nombreux avantages, de la facilitation de l'exécution des tâches à l'amélioration de l'efficacité au travail. Comprendre la mécanique des machines, tels que l'avantage mécanique et l'efficacité, aide au développement et à l'application de la technologie dans notre vie quotidienne. Les machines composées, composées de plusieurs machines simples, peuvent offrir des avantages plus importants que les machines simples. La recherche et le développement continus dans le domaine du génie mécanique et de la technologie favorisent l'innovation, rendant les machines plus efficaces et plus efficaces pour nous aider à accomplir des tâches plus facilement.

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