Sebbene si possa pensare a una macchina come un complesso sistema di ingranaggi, cinghie di trasmissione e un motore, la definizione utilizzata dai fisici è molto più semplice. Una macchina è semplicemente un dispositivo che funziona, e ci sono solo sei diversi tipi di macchine semplici. Includono la leva, la puleggia, la ruota e l'asse, la vite, il cuneo e il piano inclinato. La capacità della macchina di lavorare dipende da due caratteristiche: il suo vantaggio meccanico e la sua efficienza. Ci sono due tipi di vantaggio meccanico. Il vantaggio meccanico meccanico ideale presuppone una perfetta efficienza che non tiene conto dell'attrito, mentre l'effettivo vantaggio meccanico lo fa.

TL; DR (Troppo lungo, non letto)

L'AMA di una macchina semplice è il rapporto tra l'output e le forze di input. L'IMA è il rapporto tra la distanza di ingresso e la distanza di uscita.

Vantaggio meccanico effettivo

Qualsiasi tipo di macchina trasmette energia meccanica e una misura della sua utilità è il rapporto tra la forza di uscita (F _{O) alla forza di input (F I). Questo rapporto è il vero vantaggio meccanico:}

AMA = F _{O /F I}

Se questo rapporto è uno, la macchina meccanica non rende in realtà più facile fare un lavoro, ma può trasmettere l'energia in una direzione diversa. Un ingranaggio a vite senza fine è un esempio di tale macchina. La maggior parte delle macchine ha un AMA maggiore di uno.

Vantaggio meccanico ideale

Poiché una certa quantità della forza di input è necessaria per superare l'attrito, e questa quantità è sconosciuta, può essere difficile da misurare reale vantaggio meccanico. Il vantaggio meccanico ideale, d'altra parte, è semplicemente il rapporto tra la distanza di ingresso D _{I e la distanza di uscita D O
.}

IMA = D _{I /D O}

Per rendere il lavoro più semplice per l'utente, la distanza in ingresso deve essere maggiore della distanza di uscita, quindi questo rapporto è solitamente maggiore di uno. È anche più grande dell'AMA, perché non tiene conto delle forze di attrito, che si oppongono al movimento.

IMA dei sei tipi di macchine

Tutte le macchine reali sono una combinazione del sei macchine semplici e il metodo per calcolare l'IMA varia per ciascuna.

Leva: la posizione del fulcro determina l'IMA per una leva. In una leva di prima classe, il fulcro si trova sotto la leva e le distanze D _{I e D O e D O dalle estremità di input e output rispettivamente. Il vantaggio meccanico meccanico ideale è quindi:}

IMA = D _{I /D O}

Ruota e Axel: con due ruote concentriche, usate in combinazione, si ottiene un vantaggio meccanico applicando la forza a quella più grande e collegando un carico a quello più piccolo. L'IMA per questa disposizione è il rapporto tra il raggio della ruota più grande R
a quella del più piccolo r
:

IMA = R /r

Piano inclinato: il vantaggio meccanico di un piano inclinato aumenta man mano che la pendenza diminuisce, ma anche se è necessaria una forza minore per spingerlo, la distanza che si deve spingere aumenta. Spingere il carico una distanza L | lungo la pendenza per alzarla ad un'altezza h
, e il vantaggio meccanico ideale è:

IMA = L /h

Cuneo: come un piano inclinato, la forza necessaria per spingerlo sotto un carico aumenta con la pendenza, ma la distanza che il cuneo deve percorrere L per separare le superfici, la distanza t
aumenta:

IMA = L /t

Vite: una vite è solo un piano inclinato circolare. Ad ogni giro della vite, lo si ruota di una distanza pari alla circonferenza per spostarlo a una distanza P ^p nella superficie che penetra. Se il diametro dell'albero della vite è d,
il vantaggio meccanico è:

IMA = 2πd /P

Puleggia: il vantaggio meccanico di un sistema di pulegge dipende solo il numero di corde che ha. Se quel numero è N
, quindi

IMA = N