Od czasów starożytnych człowiek starał się ułatwiać sobie pracę. W tym celu używa różnych urządzeń. Jakie są najprostsze mechanizmy? Jakie są typy tych urządzeń? Jaka jest różnica między mechanizmami prostymi a złożonymi? O tym io wiele więcej - w dalszej części artykułu.
Informacje ogólne
Proste mechanizmy (z greckiego "maszyna, narzędzie") - urządzenia dające przyrost siły. Niektóre z tych urządzeń pojawiły się już w starożytności. Proste mechanizmy mogą być samodzielnymi urządzeniami lub być elementami bardziej złożonych jednostek. W zależności od rodzaju konstrukcji określany jest również zakres tego lub innego urządzenia. Zastosowanie prostych mechanizmów znacznie ułatwia działalność człowieka. Takie urządzenia dają siłę. Na przykład klin wbity w kłodę ma większą moc niż uderzenie w samo urządzenie. Dlatego drzewo szybko pęka w różnych kierunkach. W tym samym czasie uderzenie w klin spada z góry na dół, a części kłody rozsuwają się na boki. Oznacza to, że w tym przypadku następuje również przekształcenie kierunku ruchu.
Proste mechanizmy. Przykłady
Istnieje kilka typów urządzeń:
Pochyła samolot
a) śruba jest używana w śrubach, jak wiertarka w młotach pneumatycznych, wiertarkach; może również służyć jako mechanizm podnoszący (śruba Archimedesa);
b) klin przyczynia się do wzrostu ciśnienia poprzez koncentrację masy na niewielkim obszarze. Używany w kulach, łopatach, włóczni.
Dźwignia to urządzenie opisane przez Archimedesa. Może działać jako wyzwalacz, przełącznik.
a) brama służy do przenoszenia pasa i podnoszenia wody ze studni.
Koło (wynalezione w 3000 rpne przez Sumerów) jest integralną częścią systemu przekładni używanego w transporcie.
Tłok przyczynia się do wykorzystania energii rozgrzanych rozprężających się gazów lub pary. To urządzenie jest używane w silnikach parowych i broni palnej.
Brama
To urządzenie to bęben (cylinder), do którego przymocowany jest uchwyt. Z reguły służył jako mechanizm podnoszący do podnoszenia wody ze studni. Przyrost siły uzyskany podczas korzystania z bramki jest określony przez stosunek promienia koła, po którym porusza się uchwyt, do promienia cylindra (bębna), na którym nawinięta jest lina. Wyciągarka należy do nowoczesnego typu bram. Ta oprawa to system, który zawiera cylinder i dwa koła zębate o różnych promieniach. Przyrost siły, który ogólnie daje wciągarce, jest determinowany przez połączone działanie dwóch bramek. Nowoczesne urządzenia wygrywają czterdzieściset razy.
Pochyła samolot
Ten prosty mechanizm jest również często używany podczas podnoszenia ciężkich ciał. Przyrost siły zależy od stosunku długości samego urządzenia do jego wysokości, przy małym tarciu. Często, aby stworzyć dużą siłę (na przykład do działania lodołamacza lub do rąbania drewna opałowego), stosuje się rodzaj pochyłej płaszczyzny - klin. Jego działanie polega na tym, że przy dużej sile w kierunku kolby powstają duże siły, które są prostopadłe do bocznych powierzchni urządzenia. Innym rodzajem pochyłej płaszczyzny jest śruba. Podobnie jak klin, to urządzenie jest w stanie zmienić kierunek lub wartość liczbową przyłożonej siły.
Proste mechanizmy. Dźwignia
Jest to sztywny korpus, który może obracać się wokół (stałej) podpory. Najmniejsza odległość dzieląca punkt podparcia od linii prostej, wzdłuż której siła działa na dźwignię, nazywana jest ramieniem siły. Aby go znaleźć, należy obniżyć prostopadłość z punktu podparcia do linii działania siły. Długość tego prostopadłego to ramię. F1 i F2 to siły działające na dźwignię. Ramiona działające na urządzenie to L1 i L2. Dźwignia jest wówczas w równowadze, gdy działające na nią siły są odwrotnie proporcjonalne do ramion. Ta reguła może być przedstawiona jako formuła: F1 / F2=L1 / L2. Ta zasada została ustanowiona przez Archimedesa. Ta zasada pokazuje, że dużą siłę z dźwignią można zrównoważyć mniejszą. Siła przyłożona do jednego ramienia jest tyle razy większa niż siła przyłożona do drugiego ramienia, o ile jedno ramię jest większesekunda.
Jak ludzie korzystają dzisiaj z gadżetów?
Proste mechanizmy w życiu codziennym są bardzo powszechne. Tak więc dość trudno byłoby otworzyć kran, gdyby nie miał małego uchwytu, który jest dość skuteczną dźwignią. To samo można powiedzieć o kluczu, który służy do odkręcania lub dokręcania nakrętek lub śrub. Im dłuższa rączka, tym łatwiejsza będzie akcja. Tak więc podczas pracy z ciężkimi lub dużymi nakrętkami i śrubami podczas naprawy złożonych mechanizmów stosuje się obrabiarki, samochody, klucze z uchwytami o długości do jednego metra. Najzwyklejsze drzwi to także jeden z rodzajów omawianych urządzeń.
Jeśli spróbujesz otworzyć drzwi w pobliżu ich zamknięcia, będzie to bardzo trudne. Jednak im dalej od zawiasów znajduje się klamka, tym łatwiej otworzyć drzwi. Dobrym przykładem jest skok o tyczce. Jego długość wynosi około pięciu metrów. Za pomocą tej dźwigni i odpowiedniego wysiłku sportowiecowi udaje się wznieść na wysokość do sześciu metrów. Długie ramię ma około trzech metrów. Dźwignie znajdują się również w różnych częściach ciała człowieka i zwierzęcia. Są to w szczególności szczęki, kończyny. Przykładami gospodarstwa domowego dźwigni są przecinaki do drutu, nożyczki do cięcia metalu lub papieru. Maszyny różnych typów posiadają również w swojej konstrukcji urządzenia, które umożliwiają uzyskanie przyrostu siły. Na przykład pedały lub hamulec ręczny w rowerze, uchwyty do maszyn do szycia, klawisze pianina.
Kompleksowe zastosowanie osprzętu
Proste mechanizmy można znaleźć w różnych kombinacjach. Połączone urządzenia składają się z dwóch lub więcej części. Nie musi to być skomplikowany mechanizm – wiele prostych urządzeń można uznać za skomplikowany. Tak więc w maszynce do mięsa znajduje się uchwyt (bramka), śruba dociskająca mięso i nóż (klin). W zegarkach na rękę wskazówki są obracane za pomocą systemu kół zębatych o różnych średnicach i zazębiających się ze sobą. Jednym ze znanych połączonych prostych mechanizmów jest podnośnik. Wykorzystuje połączenie kołnierza i śruby.
Wniosek
Jak stało się jasne, proste mechanizmy znacznie ułatwiają pracę człowieka. Mogą składać się z jednej lub więcej części. Jednocześnie, nawet w obecności dwóch lub więcej elementów, mogą pozostać proste, ale mogą też być dość złożone. Różne jednostki, prasy drukarskie, silniki zawierają kilka części. Wśród elementów znajdują się dźwignie, klocki, śruby, koła na osiach, pochyłe płaszczyzny, klin. Wszystkie te urządzenia współpracują ze sobą. Dzięki nim człowiek znacznie ułatwia pracę. Przenoszenie energii mechanicznej z jednej części urządzenia na drugą można wykonać na różne sposoby. Łańcuchy, pasy, koła zębate lub koła zębate są uważane za najczęstsze urządzenia, które pomagają przenosić siłę i sprawiają, że poszczególne elementy poruszają się wolniej lub szybciej, w jednym lub drugim kierunku. Złożone i szybkie urządzenia są kontrolowane jakozwykle urządzenia elektroniczne. Czujniki elektryczne dzięki specjalnemu ustawieniu pokazują, kiedy należy włączyć dany mechanizm, monitorują również poprawną i stabilną pracę systemu.
Wiele urządzeń pojawiło się we współczesnym życiu człowieka od czasów starożytnych. Ludzie nieustannie ulepszają złożone mechanizmy, poszerzając tym samym zakres ich zastosowania. Niewątpliwie w codziennym życiu człowieka bardzo ważne miejsce zajmują różne urządzenia. Wiele nie można sobie wyobrazić bez użycia prostych i skomplikowanych mechanizmów. Urządzenia znajdują szerokie zastosowanie w budownictwie, rolnictwie, górnictwie i innych obszarach działalności człowieka.
