Какие из простых механизмов дают выйгрыш в работе?

Выигрыш в работе (в силе) дают те простые механизмы, которые позволяют уменьшить прикладываемую силу за счёт увеличения пути (или времени) приложения силы. То есть мы получаем механический выигрыш: нужно меньше силы, но перемещать точку приложения силы приходится дальше.

К таким простым механизмам относятся:

1. Рычаг
   Даёт выигрыш, если плечо силы (где мы нажимаем/тянем) больше плеча сопротивления (где груз).
   Пример: лом, гвоздодёр, ножницы, гаечный ключ. Чем длиннее рукоять относительно стороны, где сопротивление, тем меньше нужна сила.

2. Блоки (шкивы) — подвижный блок и полиспаст

• Неподвижный блок сам по себе выигрыша в силе не даёт — он только меняет направление силы (удобнее тянуть вниз, а груз идёт вверх).

• Подвижный блок даёт выигрыш в силе (в идеале в 2 раза), потому что груз удерживается двумя ветвями верёвки.

• Полиспаст (система нескольких блоков) даёт ещё больший выигрыш: чем больше несущих ветвей каната поддерживает груз, тем меньше сила нужна.

3. Наклонная плоскость
   Позволяет поднимать груз на высоту с меньшей силой, но по более длинному пути.
   Пример: пандус, трап. Чем меньше угол наклона (то есть чем длиннее плоскость при той же высоте), тем больше выигрыш в силе.

4. Клин
   Это “две наклонные плоскости”, соединённые вместе. Даёт выигрыш в силе при раздвигании или разрезании материала: небольшая сила превращается в большие силы, действующие в стороны.
   Пример: топор, нож, зубило, игла. Чем тоньше клин и меньше угол, тем легче он входит (но может быть менее прочным).

5. Винт
   Это наклонная плоскость, “намотанная” на цилиндр. Даёт большой выигрыш в силе: небольшая сила на рукоятке позволяет создавать большую осевую силу.
   Пример: шуруп, домкрат, тиски, болт с гайкой. Чем меньше шаг резьбы и длиннее рукоятка, тем больше выигрыш (но медленнее движение).

6. Колесо и ось
   Даёт выигрыш, если мы прикладываем силу к большому радиусу (колесу), а нагрузка действует на меньшем радиусе (оси).
   Пример: ворот (подъёмный барабан с ручкой), ручка дверной защёлки, руль, лебёдка. Чем больше отношение радиуса колеса к радиусу оси, тем больше выигрыш в силе.

Итого: выигрыш в работе (в силе) дают рычаг, подвижный блок/полиспаст, наклонная плоскость, клин, винт, колесо и ось. Неподвижный блок выигрыша в силе не даёт, он только меняет направление силы.