In een samengestelde machine zijn de invoer- en uitvoerkrachten met elkaar verbonden via een mechanisch voordeel. Het mechanische voordeel wordt gedefinieerd als de verhouding tussen de uitgangskracht en de invoerkracht.

Denk bijvoorbeeld aan een samengestelde machine bestaande uit een hefboom en een katrol. De invoerkracht wordt uitgeoefend op de hendel en de uitvoerkracht wordt gegenereerd door de katrol. Het mechanische voordeel van deze samengestelde machine is de verhouding tussen de uitgangskracht en de ingangskracht.

Hier ziet u hoe de input- en outputkrachten zich verhouden:

1. Mechanisch voordeel: Het mechanische voordeel van een samengestelde machine is de verhouding tussen de uitgaande kracht (\(F_O\)) en de invoerkracht (\(F_I\)):

$$ Mechanisch\ Voordeel =\frac{Output\ Force\ (F_O)}{Input\ Force\ (F_I)}$$

2. Ideaal mechanisch voordeel: Het ideale mechanische voordeel van een samengestelde machine wordt uitsluitend bepaald door de opstelling van de eenvoudige machines daarin. Er wordt aangenomen dat er geen wrijving of energieverlies is:

$$ Ideaal\ Mechanisch\ Voordeel =\frac{Output\ Force\ (F_O)}{Input\ Force\ (F_I)}$$

3. Werkelijk mechanisch voordeel: In werkelijkheid verminderen wrijving en energieverliezen het werkelijke mechanische voordeel tot onder de ideale waarde:

$$ Werkelijk\ Mechanisch\ Voordeel =\frac{Uitvoer\ Kracht\ (F_O)}{Invoer\ Kracht\ (F_I)}

4. Verband tussen input- en outputkrachten: De invoer- en uitvoerkrachten zijn omgekeerd evenredig aan elkaar. Dit betekent dat naarmate de invoerkracht toeneemt, de uitvoerkracht afneemt, en omgekeerd:

$$ F_O ∝ \frac{1}{F_I}$$

5. Werkinvoer en werkuitvoer: De werkinput en de werkoutput zijn gelijk in een samengestelde machine (waarbij de wrijving wordt verwaarloosd). Met andere woorden, de ingevoerde energie is gelijk aan de afgegeven energie:

$$ Werk\ Invoer\ (W_I) =Werk\ Uitvoer\ (W_O)$$

Door de relatie tussen invoer- en uitvoerkrachten in samengestelde machines te begrijpen, kunnen ingenieurs en ontwerpers hun ontwerpen voor specifieke toepassingen optimaliseren.