科學：小學教師指南/簡單機械
機器是指包含一個或多個部件並利用能量執行預期動作的工具。它們也被用來幫助簡化工作。簡單機器是一種機械裝置，可以改變力的方向或大小。它們可以被定義為最簡單的機制，利用機械優勢（也稱為槓桿作用）來放大力量。這個術語通常指的是文藝復興時期科學家定義的六種經典的簡單機械。我們仍然在日常生活中使用這些機器，甚至沒有意識到。機器人的構造、設計、操作和應用在學校越來越受歡迎。機器人程式使用其中一些簡單機械來構造機器人。
- 槓桿
- 輪軸
- 滑輪
- 斜面
- 楔子
- 螺絲
簡單機器使工作變得更容易，因為它們允許我們在更長的距離上推或拉。
- 增加施加在物體上的力
- 增加物體移動的距離和速度
- 將力從一個地方轉移到另一個地方
- 改變力的方向
沒有機器可以同時增加力和距離
當機器被用來使工作更容易時，它會透過放大我們的力量產生機械優勢。要計算機械優勢，將負載除以努力，這就是你的數學技能發揮作用的地方！由於摩擦（影響物體移動的速度），機械優勢小於實際機械優勢。
負載/努力 = 機械優勢
功是指將物體移動一定的距離，必須使用力
例如，想想用螺絲刀對螺絲施加的力與僅僅用手指施加的力相比，可以多出多少力。
此外，槓桿、齒輪和滑輪都是提供機械優勢的機器。如果槓桿讓你用 20 磅的力舉起 100 磅的重物，則機械優勢為 5:1。
是一種由於兩個不同表面相互摩擦而產生的阻力，它會產生熱量。由於慣性，初始啟動摩擦大於物體開始移動後的摩擦。
- 啟動摩擦：使物體在表面上開始滑動所需的力
- 滑動摩擦：使物體在開始滑動後保持滑動所需的力
- 滾動摩擦：使兩個表面的不規則部分相互滾動而不是滑動所需的力
滑動摩擦大於滾動摩擦（想想推一堆箱子與把它們放在手推車上滾動相比）
摩擦也可以透過使表面更加光滑來減少。或者可以使用某種潤滑劑，如油、潤滑脂、蠟和石墨，以及水。
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斜面是連線較低水平與較高水平的斜坡或傾斜表面。斜面有助於減少工作，但會增加距離。
例如，一個太重的桶無法直接抬到更高的平臺上，可以使用一個斜坡（斜面）將其滾上去。這幫助人們在移動桶時施加了更少的力，但桶需要移動的距離增加了。
楔子是一種用來移動到或進入某個東西的斜面。
例如，伐木工的楔子（釘子形狀）用來劈開木材。
螺絲有一個螺紋（脊），它以螺旋狀繞著中心繞圈。
例如，燈泡的底座。
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槓桿根據支點、力點和阻力點（負載）的位置進行分類。通常將輸入力稱為力點，將輸出力稱為負載/阻力。這使得可以透過支點、阻力和力點的相對位置來識別槓桿的三類。
第一類
支點在中間：力點施加在支點的一側，阻力（或負載）施加在另一側。例如，蹺蹺板、撬棍或剪刀。機械優勢可能大於或小於 1。
第二類
阻力（負載）在中間，力點施加在阻力的一側，支點位於另一側。例如，獨輪車、胡桃夾子、開瓶器或汽車的剎車踏板。機械優勢總是大於 1。
第三類：力點在中間，阻力（負載）位於力點的一側，支點位於另一側。例如，鑷子或人類的下頜骨。機械優勢總是小於 1。
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螺絲通常是指圓柱形部件，具有連續的螺旋狀肋骨，用作緊韌體或力與運動的調節器。你實際上可以認為它是一個特殊情況的斜面，其中物體從較高位置移動到較低位置，反之亦然，但在一系列圓圈中移動，從而節省水平空間。
螺絲作為簡單機器的更著名的例子是螺旋壓榨機的發明。它可能是在公元前 1 世紀或 2 世紀的希臘發明的，自羅馬帝國時代起就一直被用於壓榨衣服。在公元 1 世紀，木製螺絲被用於葡萄酒和橄欖油壓榨機，用於切割內螺紋的刀具（絲錐）也已經投入使用。
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簡單機械是指由兩個不同直徑的圓盤或圓柱體組成的裝置，它們安裝在一起，繞同一個軸旋轉。需要旋轉的細杆稱為**軸**，固定在軸上的較寬物體稱為**輪**，我們在其上施加力。輪子可以減少摩擦力，因為與地面接觸的表面積遠小於沒有輪子時的滑動。施加在兩個圓盤（圓柱體）邊緣的力提供了機械優勢。當用作手推車的輪子時，較小的圓柱體是輪子的軸，但當用在絞車、捲揚機和其他類似應用中時，較小的圓柱體可能與安裝在軸承中的軸分開。它不能單獨使用！該系統是槓桿的一種形式，負載分別施加在輪軸的周邊，應圍繞鉸鏈（支點）平衡。輪軸的機械優勢是支點到施加負載的距離之比，或者相同的是輪軸的半徑之比。
輪軸有很多優點，如果沒有這種機器，我們就無法完成我們日常生活中的一些簡單任務。例如，用絞車從井裡提一桶水，門把手、手推車、摩天輪、風扇、披薩切割器，對我們社會來說最重要的就是車輛的齒輪和輪胎運動。輪軸有助於更輕鬆地使用這些不同的物體，進入建築物，在遊樂場玩樂，或簡單地快速地從 A 點到達 B 點。
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它包括一個安裝在軸或軸上的輪子，旨在支撐繃緊的纜繩或皮帶在其圓周上的移動和改變方向。滑輪以各種方式使用，用於提升負載、施加力和傳遞功率。滑輪可以轉移力的方向，如果存在多個力，則可以提供機械優勢。一個或多個獨立旋轉的滑輪可用於獲得機械優勢，尤其是在提升重量時。
滑輪組 是一個由兩個或多個滑輪組成的系統，繩索或電纜穿過它們，通常用於提升或拉動重物。參與的繩索越多，機械優勢就越大。滑輪組裝在一起形成滑輪組，滑輪組成對，一個固定，另一個隨著負載移動。繩索穿繞在滑輪上，以提供機械優勢，放大作用在繩索上的力。
在右側的圖中，有兩個自由旋轉的滑輪，一個在上滑輪組上，保持固定，另一個在下滑輪組上，隨著負載的提升而向上移動；繩索的一端固定在上滑輪組上
複合機械是指將兩種或兩種以上的簡單機械組合在一起的工具。我們今天使用的大多數機器都是複合機械，例如汽車發動機，它包含許多簡單機械；例如滑輪。另一個例子是斧頭，手柄是槓桿，刀刃是楔子。有許多家用物品被歸類為複合機械，例如打蛋器、螺絲刀，等等。
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