복합 레버

Compound lever
손톱깎이는 컴파운드 레버의 단순한 형태다.

복합 레버는 레버의 시스템에서 한 레버의 저항이 다음 레버를 위한 노력으로 작용하고, 따라서 적용된 힘이 한 레버에서 다음 레버로 전달된다는 전제하에 작동하는 간단한 기계다. 거의 모든 저울은 어떤 종류의 복합 레버를 사용하여 작동한다. 다른 예로는 손톱깎이와 피아노 건반을 들 수 있다.

기계적 장점

Calculation of the mechanical advantage of a compound lever made of two class 1 levers
2개의 1등급 레버로 구성된 복합 레버의 기계적 장점 계산

레버 암은 하중을 들어올리기 위해 풀크럼을 사용하여 힘을 가하여 힘을 강화한다. 실제로, 조건들은 예를 들어 제한된 공간, 결과적인 힘의 전달 지점의 불편한 위치 또는 필요한 레버 암의 엄청나게 긴 길이와 같은 [1]원하는 결과를 달성하기 위해 단일 레버를 사용하는 것을 방해할 수 있다. 이러한 조건에서는 복합 레버라고 불리는 단순 레버의 조합이 사용된다. 복합 레버는 1차, 2차 및/또는 3차 레버로 제작할 수 있다. 모든 유형의 복합 레버에서, 규칙은 힘 암에 곱한 힘은 무게 암에 곱한 무게와 같다는 것이다. 한 레버의 출력은 시스템의 다음 레버의 입력이 되므로 장점이 확대된다.

왼쪽 그림은 기계적 장점을 계산하는 방법에 대한 짧은 파생과 함께 두 개의 1등급 레버로 형성된 복합 레버를 보여준다. 으로 치수를 표시하는 기계적인 이점, W/F.mw-parser-output .sfrac{white-space:nowrap}.mw-parser-output.sfrac.tion,.mw-parser-output.sfrac .tion{디스플레이:inline-block, vertical-align:-0.5em, font-size:85%;text-align:센터}.mw-parser-output.sfrac .num,.mw-parser-output.sfrac .den{로 계산할 수 있다.디스플레이:블록, line-height:1em, 마진:00.1em}.mw-parser-output.sfrac .den{border-top:1px 고체}.mw-parser-output .sr-only{국경:0;클립:rect(0,0,0,0), 높이:1px, 마진:-1px, 오버 플로: 숨어 있었다. 패딩:0;위치:절대, 너비:1px}10/3×12009/4=7.5, 1파운드(또는 1kg)의 적용된 힘 7.5파운드(즉 7.5kg)의 무게를 들어올릴 수 있을 것.

또는 레버 AA의 풀크럼 위치를 A1 = 4 단위, A2 = 9 단위까지 이동시켰다면 기계적 우위 W/F는 4/9 × 9/4 = 1로 계산되며, 이는 가해진 힘이 동등한 중량을 들어올리고 기계적 우위가 없음을 의미한다. 드문 상황에서 기하학이 특정한 목적에 적합할 수 있지만, 이것은 보통 복합 레버 시스템의 목표는 아니다.

손톱깎이의 기계적 장점 계산

기계적 장점을 계산하는 데 사용되는 거리는 힘과 수직으로 측정된다. 오른쪽 손톱깎이(클래스 2와 클래스 3 레버로 만든 복합 레버)의 예에서 힘을 수직으로 가하기 때문에(레버에 수직이 아니라) 레버를 따라 각각의 풀크럼까지의 거리를 수평으로 측정한다. 이 예에서 W/F는 7 + 1/1 × 6/6 + 2 = 6이다. (7 + 1) cm = 8 cm는 힘을 가한 지점에서 첫 번째 레버의 풀크럼까지의 거리로서 적용된 노력에 수직이다.

예

핸드로드 프레스는 복합 레버를 사용하여 작동자가 적용해야 하는 힘을 줄이고 상대적으로 작은 공간에 동작을 제한한다.

복합 레버의 몇 가지 예로는 저울, 열차 브레이크 및 일반적인 유형의 손톱깎이 등이 있다. 또 다른 예로, 팔꿈치 관절 압착기는 총알 인쇄, 성형 또는 수하, 동전과 메달 채굴, 구멍 뚫기에 사용된다. 복합 잔액은 무거운 물건의 무게를 재는데 사용된다. 이들은 모두 특정한 목적을 달성하기 위해 힘을 확대하기 위해 복수의 레버를 사용한다. 열차 브레이크는 레버에 스틱을 밀어넣는 힘을 해석하고 바퀴와 마찰력을 이용해 열차를 천천히 멈추게 한다. 이것들은 이 메커니즘의 일상적인 적용이다.

콤플렉스 레버는 피아노 키의 작은 움직임을 현에 있는 망치의 빠르고 단단한 타격으로 해석한다.

피아노 키는 1등석의 복합 지렛대로, 풀크럼은 이동할 무게와 동력 사이에 있기 때문이다. 이 레버의 목적은 작은 움직임(키 눌림)을 현에 있는 해머의 더 크고 빠른 움직임으로 변환하는 것이다. 결과 톤의 품질은 최종 속도가 키의 점진적 또는 갑작스러운 움직임에 의해 발생되는지에 따라 달라진다. [2]

Illu auditory ossicles-en.svg

말레우스, 인코스, 휘장 등은 중이에 있는 작은 뼈(오실)로, 복합 레버로 연결되어 고막에서 달팽이관 창문까지 음파를 전달한다.

역사

레버에 관한 가장 초기 남아 있는 글은 기원전 3세기 것으로 아르키메데스에 의해 제공되었다. "서 있을 곳을 주면 지렛대로 지구를 움직일 것"이라는 말은 아르키메데스가 레버(알렉산드리아 파푸스가 인용한)의 정확한 수학 원리를 공식적으로 밝힌 데서 비롯된 말이다.[3]

복합 레버의 초기 예로는 세 개의 복합 레버를 특징으로 하는 한나라(BC 202 - AD 220) 석궁 트리거 메커니즘이 있다. 그런 메커니즘이 석궁주 그 자체 안에 놓여 있었다. [4] 복합 레버의 아이디어는 1743년 버밍엄의 발명가 존 와이어트가 4개의 복합 레버를 사용하여 무게를 측정할 수 있는 플랫폼에서 중앙 레버로 부하를 전달하는 체중계를 설계한 데 기인한다.[5][6]

참조

  1. ^ 1924년 4월, Popular Mechanics 잡지 615-617
  2. ^ 프레스터 T, 쿡 JF 에뛰드. T. Presser, 1916, 페이지 497
  3. ^ Mackay, Alan Lindsay (1991). "Archimedes ca 287–212 BC". A Dictionary of scientific quotations. London: Taylor and Francis. p. 11.
  4. ^ Haldon, John (2017). Byzantine Warfare. London: Taylor and Francis.
  5. ^ Ceccarelli, Marco (2007). Distinguished Figures in Mechanism and Machine Science: Their Contributions and Legacies. Dordrecht: Springer. p. 16. ISBN 1-4020-6365-2. Retrieved 2010-01-17. Then in 1743 John Wyatt (1700–1766) introduced the idea of the compound lever, in which two or more levers work together to further reduce effort.
  6. ^ "The History of Weighing". Avery Weigh-Tronix. Archived from the original on 2012-03-02. Retrieved 2010-01-17.