火成碎屑岩

[拼音]：jiandan jixie

[英文]：simple machine

人類在勞動實踐中創造了生產工具，最早發明的一些簡單工具後來演變成為簡單機械，它包括劈、斜面、螺旋、槓桿和滑輪等。在中國戰國時期的著作《墨經》中和古希臘阿基米德的著作中都有關於簡單機械及其力學原理的論述。

機械利益

起初人們應用簡單機械主要是為了獲得機械利益，即用小的力來獲得大的力，或稱為增力。如稱施於機械上的驅動力為輸入力，從機械所獲得的有用力為輸出力，則機械利益定義為輸出力與輸入力的比值。除了能改變力的大小外，有時為了改變作用力的方向或作用點的位置而應用簡單機械。此外，有時為了增大位移而應用簡單機械。例如，儀表的指標、鑷子等，在這種情況下，輸入力大於輸出力。

簡單機械工作時處於靜止或低速運動狀態，分析其工作原理時，可以應用力和力矩的平衡條件求得輸入力和輸出力之間的關係式，此關係式中包含有簡單機械的幾何引數，例如劈的楔角、斜面的傾角、螺旋的螺紋導角、槓桿支點到力的作用點的距離和滑輪的半徑等。如根據這種關係式來改變簡單機械的幾何引數，可以使小的（或大的）輸入力與大的（或小的）輸出力相平衡。

機械功原理

當簡單機械工作時，可將它的運動分為平動和轉動，對這兩種不同形式的運動可用不同的方法來計算力所做的功；平動時用力的大小與力的作用點沿力作用線的方向所移動的距離的乘積來計算；轉動時用力矩的大小與繞力矩轉軸所轉動的轉角的乘積計算。在一般情形下，輸入力做的功為正值，稱為輸入功；輸出力做的功為負值，稱為輸出功。如不考慮摩擦所消耗的功（例如槓桿和滑輪等），當簡單機械處於平衡狀態時，輸入功與輸出功的代數和為零，或輸入功與輸出功的大小相等，這稱為機械功原理。這說明簡單機械雖可省力但不能省功。輸入力小，但其作用點移動距離大;輸出力大，但其作用點移動距離小。所謂力學的“黃金律”：“得之於力者，失之於速度。”早在16世紀當伽利略研究斜面上重物平衡問題時已經發現，這就是從實踐中總結出來的機械功原理。

研究斜面和螺旋等簡單機械時，應考慮摩擦力（見摩擦）所消耗的功。這時機械功原理表示為：輸入功、輸出功和摩擦力所消耗的功的代數和為零。輸出功的值小於輸入功的值。輸出功與輸入功的比值稱為機械效率。有摩擦時，機械效率總小於1。

簡單機械的應用

簡單機械雖然十分古老，但它在現代各種機械和儀器中仍然被廣泛採用。在許多機器中都可以找到不同形式的簡單機械或由簡單機械演變而來的各種機械。典型例項之一如材料強度試驗機中的螺旋載入裝置、楔形夾持器具、槓桿與滑輪組成的記錄裝置等。金屬切削機床中的操縱手把多由槓桿演變而來，夾具多由劈與斜面演變而來，絲槓則是螺旋的直接應用。在物料運輸和提升的裝置和裝置中，斜面和螺旋的應用更為普遍。這些例項說明：簡單機械是現代機械的基礎之一。

參考書目

劉仙洲編著：《中國機械工程發明史》，第1編，科學出版社，北京，1962。

R. Dugas，A History of Mechanics，Routledge & Kegan Paul， London， 1957.