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機械は歯車、駆動ベルト、モーターの複雑なシステムと考えるかもしれませんが、物理学者が使用する定義ははるかに簡単です。マシンは単に機能するデバイスであり、単純なマシンには6種類しかありません。レバー、プーリー、ホイールとアクスル、ネジ、ウェッジ、傾斜面が含まれます。機械が機能するかどうかは、機械的な利点と効率という2つの特性に依存しています。機械的利点には2つのタイプがあります。理想的な機械的機械的利点は、摩擦を考慮しない完全な効率を前提としていますが、実際の機械的利点はそうです。
TL; DR（長すぎる;読まなかった）
単純な機械のAMAは、出力と入力の力の比です。 IMAは、入力距離と出力距離の比です。
実際の機械的利点
あらゆる種類の機械が機械的エネルギーを伝達し、その有用性の尺度は出力力の比（FO）入力力（F私）。この比率は、実際の機械的な利点です。
AMA = FO/ F私
この比率が1の場合、機械式機械は実際に仕事をしやすくするわけではありませんが、エネルギーを異なる方向に伝達する可能性があります。ウォーム駆動ギアはそのような機械の例です。ほとんどのマシンには、1より大きいAMAがあります。
理想的な機械的利点
摩擦を克服するために一定量の入力が必要であり、この量は不明であるため、実際の機械的利点を測定することは困難です。一方、理想的な機械的利点は、単に入力距離の比です D私 出力距離まで DO.
IMA = D私/ DO
ユーザーにとって作業を容易にするために、入力距離は出力距離よりも大きくする必要があります。したがって、この比率は通常1より大きくなります。また、AMAよりも大きいのは、運動に対抗する摩擦力を考慮していないためです。
6種類のマシンのIMA
すべての実際のマシンは6つの単純なマシンの組み合わせであり、IMAの計算方法はそれぞれ異なります。
レバー：支点の配置により、レバーのIMAが決まります。一流のレバーでは、支点はレバーの下にあり、 D私 そして DO 入力および出力からそれぞれ。したがって、理想的な機械的機械的利点は次のとおりです。
IMA = D私/ DO
ホイールとアクセル：2つの同心ホイールを組み合わせて使用すると、大きなホイールに力を加え、小さなホイールに荷重を接続することで機械的な利点が得られます。この配置のIMAは、大きなホイールの半径の比率です R 小さい方の r:
IMA = R / r
傾斜面： 傾斜面の機械的利点は、傾斜が小さくなると大きくなりますが、押し込むのに必要な力が小さくても、押し込む必要がある距離は長くなります。荷物を少し押します L 斜面に沿って高さを上げる h、そして理想的な機械的利点は次のとおりです。
IMA = L / h
くさび：傾斜面のように、荷重の下でそれを押すために必要な力は傾斜とともに増加しますが、ウェッジが進む必要がある距離 L 表面を分離するには、距離 t 増加：
IMA = L / t
スクリュー：ネジは単なる円形の傾斜面です。ネジを回すたびに、円周に等しい距離だけ回転させて、距離を移動します P 表面に浸透します。ねじ軸の直径が d、 機械的な利点は次のとおりです。
IMA =2πd/ P
プーリー：プーリーシステムの機械的利点は、ロープの数のみに依存します。その番号が N、その後
IMA = N