IMA

L'avantage mécanique idéal est un rapport sans dimension qui indique à quel point une machine simple multiplie la force en théorie, en supposant un fonctionnement sans frottement et des matériaux rigides. Pour un levier, c'est le rapport de la distance entre le pivot et le point d'application de l'effort par rapport à la distance entre le pivot et le point de charge. Pour un système de poulies, il est égal au nombre de segments de corde supportant la charge. Pour un plan incliné, c'est la longueur de la pente divisée par sa hauteur verticale. L'IMA répond à une seule question: si j'applique 100 newtons de force à cette machine, combien de newtons de force de sortie devrais-je obtenir, avant que la réalité n'intervienne.

Le mot clé ici est idéal. L'IMA ignore le frottement dans les roulements, la déformation dans le chemin de charge, le jeu dans les câbles et le poids de la machine elle-même. Un palan avec quatre segments de corde de support a un IMA de 4, mais l'avantage mécanique réel (AMA) sera de 3,2 ou 3,5, selon la qualité des roulements de poulie, la rigidité de la corde et l'efficacité du transfert de force à travers le système. L'écart entre l'IMA et l'AMA s'élargit à mesure que les machines deviennent plus complexes et que les charges approchent le point de rupture de leurs composants.

Pourquoi l'IMA est important en pratique

Les ingénieurs utilisent l'IMA comme point de départ pour la conception et la sélection des machines. Il fixe le plafond de ce que l'on peut accomplir. Si vous devez soulever 5000 kilogrammes avec le seul effort humain, vous pouvez travailler à rebours à partir de l'IMA pour déterminer si un bras de levier de 5 mètres ou un palan à six poulies a un sens mathématique avant de calculer les pertes et d'acheter les matériaux. L'IMA aide également à identifier quelles machines simples feront le travail sans dimensions absurdes ou complexité mécanique excessive.

Les travailleurs sur le terrain rencontrent le plus souvent l'IMA lorsqu'ils choisissent entre des outils ou des solutions de fortune. Un pied de biche de 2 mètres sur un point d'appui à 0,2 mètre de la charge donne un IMA de 10; déplacer le point d'appui plus près de la charge le réduit instantanément. Doubler le nombre de tours sur une poulie de sangle à cliquet double l'IMA mais double également la distance parcourue par la charge pour chaque mouvement de la main. Les compromis entre le gain de force et la distance parcourue sont inhérents à chaque machine simple, et l'IMA est le moyen clair de les quantifier avant de s'engager dans le travail physique.