ระบบคานและหัวรถจักร

คันโยกเป็นเครื่องจักรง่าย ๆ อุปกรณ์ที่มนุษย์สร้างขึ้นเพื่อชนะโดยใช้แรงเรียกว่าแทรคเตอร์แรงที่เรียกว่าการดื้อยา

จุดประสงค์ของคันโยกแบบดั้งเดิมนั้นมีวัตถุประสงค์เพื่อขยายกำลังมนุษย์ที่อนุญาตให้ทำงานไม่ได้รับอนุญาตจากการใช้ความแข็งแรงของกล้ามเนื้ออย่างง่าย

คันโยกเชื่อฟังหลักการทางกายภาพที่ค่อนข้างง่าย:

ระบบอยู่ในภาวะสมดุลหากผลลัพธ์ของช่วงเวลาของทั้งสองกองกำลังนั้นเป็นโมฆะ

ในฟิสิกส์ช่วงเวลาของแรงที่เกี่ยวข้องกับศูนย์จะแสดงโดยเวกเตอร์โมดูลเท่ากับผลคูณของความเข้มของแรงโดยความยาวของแขนของมัน (ระยะทางของเส้นแรงตรงจากศูนย์กลาง)

M OMENT = F ORZA xb raccio

หากผลลัพธ์ของช่วงเวลานั้นต้องเป็นโมฆะ (ดังนั้นระบบจะอยู่ในสมดุล) ดังนั้น:

M FORCE IN INPUT = M แรงดันเอาท์ พุท

F xb = F 'x b'

หรือแสดงความสัมพันธ์ในเงื่อนไขอื่น ๆ ก็สามารถระบุได้:

F: F '= b': b

ดังนั้นอัตราส่วนของแรงจะต้องเท่ากับความสัมพันธ์ผกผันระหว่างแขน

หาก b มากกว่า 10 'b (b = 10b') เพื่อให้ระบบยังคงอยู่ในสภาวะสมดุล F จะต้องมีขนาดเล็กกว่า 10 เท่า (F = 1 / 10F ')

เราได้สร้างคันโยกที่ได้เปรียบ: เราจินตนาการว่าแรง F 'ถูกแทนด้วยแรงถ่วงของก้อนหินขนาด 100 กิโลกรัมเพื่อยกมันจำเป็นต้องใช้แรง F> 10 กิโลกรัม (> 1/10 ของแรงยก):

ตอนนี้เราให้คำจำกัดความของคันที่ได้เปรียบ: คันนั้นถือเป็นข้อได้เปรียบเมื่ออยู่ในสภาพสมดุลแรงผลักดันจะน้อยกว่าแรงต้านหนึ่งคัน (เช่นในกรณีที่อธิบายไว้)

อย่างไรก็ตามคันโยกอาจเสียเปรียบหากแรงขับมากกว่าความต้านทาน

ในที่สุดคันโยกจะเป็นกลางหรือไม่แยแสเมื่อแรงผลักดันเท่ากับแรงต้าน

ก้านประเภทแรก:

คันโยกเป็นประเภทแรกหรือชนิดแรกถ้าศูนย์กลางอยู่ระหว่างแรงผลักดันและแรงต้านทาน ในทางกลับกันคันโยกประเภทแรกอาจเป็นประโยชน์หากแรงผลักดันอยู่ไกลจากศูนย์กลางของแรงต้านหรือในกรณีตรงกันข้ามจะเสียเปรียบ

ชะแลงกรรไกรกรรไกร ฯลฯ เป็นคันโยกประเภทแรก

ก้านประเภทที่สอง:

คันโยกจะเป็นประเภทที่สองหรือชนิดที่สองถ้าศูนย์กลางอยู่ในด้านเดียวกันของแรงผลักดันและแรงต้านในเวลาเดียวกันก็เป็นสิ่งจำเป็นที่แรงผลักดันจะอยู่ห่างจากศูนย์กลางมากกว่าแรงต้าน ดังนั้นจึงสรุปได้ว่าคันโยกประเภทที่สองนั้นมีความได้เปรียบเสมอ

พวกเขาเป็นคันโยกประเภทที่สอง, รถสาลี่, แคร็กเกอร์, ที่เปิดขวด

คันโยกประเภทที่สาม:

คันโยกเป็นประเภทที่สามหรือประเภทที่สามถ้าศูนย์กลางอยู่ด้านเดียวกันของแรงผลักดันและแรงต้านในเวลาเดียวกันมันเป็นสิ่งจำเป็นที่แรงผลักดันจะอยู่ใกล้กับศูนย์กลางมากกว่าแรงต้านทาน ดังนั้นจึงอนุมานได้ว่าคันโยกประเภทที่สามเสียเปรียบอยู่เสมอ

คันโยกเป็นประเภทที่สาม

นอกจากนี้ กล้ามเนื้อ ของร่างกายของเราที่แทรกอยู่บนกระดูกก็มาจากมุมมองทางกายภาพของคันโยก รูปแสดงความโค้งงอของแขนโดยกล้ามเนื้อ biceps brachii

นี่คือตัวอย่างคลาสสิกของคันโยกประเภทที่สามซึ่งดังที่เราได้กล่าวไปแล้วว่าเป็นข้อเสียเสมอ เมื่อแขนคันโยกสั้นลงแรงที่พัฒนาโดยกล้ามเนื้อ bicep จะต้องมากกว่าแรงถ่วงของลูกบอลที่ถืออยู่ในมือ อย่างไรก็ตามคันโยกประเภทนี้ให้ความกว้างและความเร็วในการเคลื่อนที่ที่ดีเยี่ยม

ในวิชาฟิสิกส์เราพูดถึงข้อได้เปรียบคงที่และข้อได้เปรียบแบบไดนามิก มีข้อได้เปรียบแบบคงที่เมื่อใช้แรงผลักดันที่ต่ำกว่าคุณสามารถชนะความต้านทานที่แข็งแกร่ง (คันโยกที่ได้เปรียบ) แต่ในกรณีนี้ความเร็วและความกว้างของการเคลื่อนไหวมีขนาดเล็ก

ข้อเสียแบบคงที่โดยอัตโนมัติ (คันข้อเสีย) ช่วยให้ความเร็วและความกว้างของการเคลื่อนไหวมากขึ้นนั่นคือข้อได้เปรียบแบบไดนามิก

ข้อดีเชิงสถิติ = DISNVANTAGE แบบไดนามิก

DISADVANTAGE คงที่ = ข้อดีเชิงพลวัต

การงอฝ่าเท้าด้วยแขนขาที่ต่ำกว่าเป็นตัวอย่างของคันโยกชนิดที่สอง

ความต้านทาน (น้ำหนัก) และแรง (กล้ามเนื้อ) วางอยู่บนด้านเดียวกันกับศูนย์กลางซึ่งเป็นแรงผลักดันที่อยู่ไกลออกไปและคันโยกจะได้เปรียบ การแทรกย้อนกลับอย่างมากของ triceps sural จึงเอื้อต่อการเคลื่อนที่

ระบบหัวรถจักรทั้งหมดขึ้นอยู่กับระบบคันโยก ดังนั้นเมื่อใดก็ตามที่มีการเคลื่อนไหวคันโยกจะถูกสร้างขึ้นซึ่งอาจเป็นประเภทที่หนึ่งสองหรือสาม ในร่างกายมนุษย์คันโยกที่พบบ่อยที่สุดคือคันที่หนึ่งและสามในขณะที่คันโยกแบบที่สามที่ได้เปรียบนั้นหายากมาก

อย่างไรก็ตามร่างกายมนุษย์ใช้องค์ประกอบบางอย่างที่เอื้อต่อการกระทำของกล้ามเนื้อ ยกตัวอย่างเช่นในกรณีของกระดูกสะบ้าซึ่งการเคลื่อนย้ายแรงฉุดของ quadriceps ไปข้างหน้าจะช่วยเพิ่มประสิทธิผล