Wigge, wiele en asse, ratte en nokke — elke komplekse masjien is eintlik net 'n kombinasie van eenvoudige meganismes. Leer hoe hulle krag vermenigvuldig, spoed verander, of rigting van beweging verander.
'n Goed-ontwerpte masjien gee ons meganiese voordeel (MV) — dit laat 'n kleiner inspanningskrag toe om 'n groter las te beweeg of te oorkom. 'n Masjien skep nie energie uit niks nie; dit verander bloot die grootte of rigting van 'n krag, gewoonlik deur krag vir afstand te verruil (of andersom). Elke komplekse masjien — 'n motorenjin, 'n robotarm, 'n fiets — is opgebou uit kombinasies van net 'n handjievol eenvoudige meganismes.
'n Wig is eintlik twee skuinsvlakke (hellings) wat rug-aan-rug saamgevoeg is, en wat afsmal na 'n dun rand. Om 'n wig 'n lang afstand sywaarts te stoot, forseer voorwerpe uitmekaar met 'n baie groter krag oor 'n kort afstand — dis meganiese voordeel in werking.
'n Wiel en as is 'n meganisme waar 'n groot wiel aan 'n kleiner as (of skag) vas is sodat hulle saam draai. Om die wiel met 'n klein inspanning aan sy rand te draai, lewer 'n baie groter draaikrag by die as — hoe groter die wiel is in vergelyking met die as, hoe groter die meganiese voordeel.
'n Rat is bloot 'n wiel met tande wat in sy rand gesny is — en elke tand is 'n klein wiggie. Wanneer twee reguittandratte (ratte met reguit tande wat parallel aan die as gesny is) inmekaar hak, stoot hul tande teen mekaar.
Soms wil ons hê die gedrewe rat moet in dieselfde rigting as die dryfrat draai. Om dit te doen, plaas ons 'n derde rat — 'n tussenrat — tussen die dryfrat en die gedrewe rat. Die tussenrat verander nie die spoedverhouding tussen die dryfrat en die gedrewe rat nie; dit keer net die rigting 'n tweede keer om, sodat die gedrewe rat op dieselfde manier as die dryfrat eindig om te draai (gesinkroniseerde rotasie).
Wanneer twee ratte van verskillende groottes inmekaar hak, verander die grootteverskil beide die spoedverhouding (hoe vinnig een draai in vergelyking met die ander) en die kragverhouding (hoeveel die draaikrag vermenigvuldig word) — en hierdie twee verhoudings verander altyd in teenoorgestelde rigtings.
| Dryfrat → Gedrewe rat | Effek op spoed | Effek op krag |
|---|---|---|
| Klein rat dryf 'n groot rat | Gedrewe rat draai stadiger | Draaikrag neem toe (MV > 1) |
| Groot rat dryf 'n klein rat | Gedrewe rat draai vinniger | Draaikrag neem af (MV < 1) |
| Gelykgrootte-ratte | Dieselfde spoed | Dieselfde krag (MV = 1) |
Sommige meganismes word spesifiek gebruik om rotasiebeweging (deurlopende sirkelbeweging, soos 'n draaiende as) in wisselbeweging (herhaalde heen-en-weer-beweging, soos 'n naaimasjiennaald) om te sit.
Die nok: 'n nok is 'n spesiaal-gevormde draaiende deel wat 'n volger op en af (of van kant tot kant) stoot terwyl dit draai.
| Noktipe | Vorm | Beweging geproduseer |
|---|---|---|
| Eksentriese wiel | 'n Sirkelvormige skyf wat van-die-middelpunt-af op sy as gemonteer is | Gladde, geleidelike styging en daling van die volger |
| Slaknok | 'n Spiraalvormige, slakdop-gevormde profiel | Stadige geleidelike styging, gevolg deur 'n skielike val terug na die begin |
Die kruk: 'n kruk is 'n aanpassing van 'n tweedeklas-hefboom, gebuig in 'n regte-hoek-handvatsel wat aan 'n draaiende as vasgemaak is. Net soos 'n nok, verander 'n kruk rotasiebeweging in wisselbeweging (of andersom) — dit is presies hoe die op-en-af-beweging van 'n suier in 'n motorenjin omgeskakel word in die rotasiebeweging wat die wiele draai.
Kies die grootte van die dryfrat en die gedrewe rat, en skakel die tussenrat aan of af. Kyk na die rigting van rotasie en lees die lewendige spoedverhouding.
Draaibeweging word op-en-af-beweging, en 'n klein druk word 'n groot lig.