Plik proste maszyny Są to urządzenia mechaniczne, które zmieniają wielkość lub kierunek siły. Można je ogólnie zdefiniować jako najbardziej podstawowe urządzenia, które wykorzystują przewagę mechaniczną, zwaną również dźwignią, w celu zwiększenia siły..
W całej historii ludzie opracowywali różne urządzenia ułatwiające pracę. Najważniejsze z nich to sześć typów prostych maszyn: dźwignia, koło i wałek, koło pasowe, płaszczyzna nachylona, klin i śruba..
Kiedy słyszysz słowo maszyna, myślisz o czymś w rodzaju koparki lub silnika parowego. Jednak w nauce maszyna to wszystko, co zwiększa siłę.
Maszyna może zwiększyć ilość wytwarzanej siły kosztem proporcjonalnego zmniejszenia odległości pokonywanej przez ładunek. Zaletą mechaniczną jest związek między wytworzoną siłą a przyłożoną siłą.
Prosta maszyna wykorzystuje pojedynczą przyłożoną siłę, która działa przeciwko pojedynczej sile obciążenia. Pomijając straty tarcia, praca wykonana na obciążeniu równa się pracy wykonanej przez przyłożoną siłę.
Indeks artykułów
Proste maszyny są wszędzie i są używane na co dzień do wykonywania prostych zadań. Były też używane od najwcześniejszych dni istnienia człowieka.
Proste maszyny można uznać za podstawowe bloki, z których składają się wszystkie bardziej złożone maszyny, zwane maszynami złożonymi..
W mechanizmie roweru stosuje się na przykład koła pasowe, dźwignie i koła. Zaleta mechaniczna maszyny złożonej to nic innego jak wynik mechanicznych zalet prostych maszyn, które ją tworzą..
Jednak, chociaż nadal są uważane za bardzo ważne w mechanice i naukach stosowanych, nowoczesna mechanika przekroczyła tę wizję prostych maszyn jako elementarnych bloków, z których składają się wszystkie maszyny..
Około III wieku pne. C. zapoczątkował ideę prostej maszyny od greckiego filozofa Archimedesa, który badał następujące proste maszyny: dźwignia, koło pasowe i śruba.
Odkrył w dźwigni zasadę przewagi mechanicznej. Jego słynny komentarz dotyczący dźwigni: „Dajcie mi miejsce do oparcia się, a poruszę Ziemię” wyraża jego zrozumienie, że nie było ograniczeń co do wielkości wzrostu siły, jaką można było osiągnąć przy użyciu przewagi mechanicznej..
Później filozofowie greccy zdefiniowali pięć klasycznych prostych maszyn i byli w stanie obliczyć ich mechaniczną przewagę.
Na przykład w pracy Mechanika, Heron of Alexandria (10-75 AD) wymienia pięć urządzeń, które mogą wprawiać ładunek w ruch: koło pasowe, koło i wał, dźwignia, śruba i klin, szczegółowo opisując ich budowę i zastosowanie.
Jednak wiedza Greków ograniczała się do statyki prostych maszyn (równowaga sił), nie uwzględniając dynamiki, pojęcia pracy czy kompromisu między siłą a odległością..
Dynamikę sił mechanicznych, jak nazywano proste maszyny, zaczęto badać w okresie renesansu pod kątem tego, jak daleko można było podnieść ładunek, oprócz siły, którą można było przyłożyć, co ostatecznie doprowadziło do nowej koncepcji mechanicznej. praca.
Mechaniczna przewaga pochylni została wydedukowana przez flamandzkiego inżyniera Simona Stevina w 1586 roku. Została ona uwzględniona wraz z innymi prostymi maszynami..
Włoski naukowiec Galileo Galilei opracował w 1600 roku w swojej pracy pełną dynamiczną teorię prostych maszyn Le Meccaniche, gdzie ujawniło podstawowe podobieństwo matematyczne we wzmacniaczach mocy tych maszyn. Jako pierwszy wyjaśnił, że proste maszyny nie wytwarzają energii, a jedynie ją przekształcają.
Leonardo da Vinci odkrył klasyczne zasady tarcia ślizgowego w maszynach, ale nie zostały one opublikowane ani udokumentowane w jego podkładzie. W 1699 roku Guillaume Amontons ponownie odkrył te zasady, aw 1785 roku zostały one opracowane przez Charlesa-Augustina de Coulomba.
Proste maszyny to urządzenia bez lub z bardzo małą liczbą ruchomych części, co ułatwia pracę. Główną funkcją prostej maszyny jest wzmocnienie siły lub modyfikacja ruchu.
Ruch i siła w prostej maszynie są nierozłączne. Są zawsze w odwrotnym związku.
Siła wytwarzana przez dźwignię jest większa niż siła do niej przyłożona, ale wytwarzany ruch jest mniejszy niż przykładany ruch. Oznacza to, że wzrostowi siły towarzyszy utrata ruchu.
W mechanice praca jest czymś, co siły robią, gdy poruszają się w kierunku, w którym działają. Oznacza to, że gdy przykładana jest siła, aby pokonać odległość, powstaje praca. Wyraża się to matematycznie jako: Praca = Siła × Odległość.
Na przykład, aby podnieść przedmiot, należy wykonać pracę, która przekracza siłę grawitacji, a tym samym być w stanie przesunąć przedmiot w górę.
Aby podnieść przedmiot dwukrotnie cięższy, podniesienie go na tę samą odległość wymaga dwa razy więcej pracy. Podniesienie tego samego przedmiotu dwa razy wyżej wymagałoby również dwa razy więcej pracy..
Ta koncepcja pracy ma fundamentalne znaczenie dla zdefiniowania funkcji mechanicznej w prostych maszynach w kategoriach siły i ruchu, podkreślając nierozdzielność siły i ruchu..
Jest to związek pomiędzy siłą wykonującą pracę w stosunku do przyłożonej siły. Dlatego jest to skuteczność wzmocnienia siły prostej maszyny.
Mechaniczna zaleta prostych maszyn oznacza, że do przesunięcia obiektu można użyć mniejszej siły, ale trzeba go przesunąć na większą odległość..
Często zadanie jest trudne, ponieważ wymaga dużej siły. Wykorzystanie kompromisu między odległością a siłą może znacznie ułatwić wykonanie zadania.
Przykładem jest spychanie ciężkiego przedmiotu po rampie. Łatwiej jest zepchnąć przedmiot po rampie niż podnieść go na odpowiednią wysokość, ale trzeba pokonać większą odległość.
Proste maszyny ułatwiają pracę, wykonując jedną lub więcej z następujących funkcji:
- Przenieś siłę z jednego miejsca w drugie.
- Zmień kierunek siły.
- Zwiększ wielkość siły.
- Zwiększ odległość siły.
Chociaż proste maszyny mają wiele różnych form, występują w sześciu podstawowych typach:
- Klin: urządzenie do oddzielania rzeczy.
- Koło i oś: używane w celu zmniejszenia tarcia i jako zwielokrotnienie siły.
- Dźwignia - porusza się po punkcie podparcia, aby zwiększyć lub zmniejszyć przewagę mechaniczną.
- Płaszczyzna nachylona - podnosi przedmioty podczas wspinaczki po zboczu.
- Śruba - urządzenie, które może podnosić lub utrzymywać przedmioty razem.
- Koło pasowe: zmień kierunek siły.
Proste maszyny pomagają ludziom zwiększyć siłę wywieraną na przedmiot. Zapewniają mechaniczną przewagę ułatwiającą przesuwanie obiektów.
Jak wskazuje wzór pracy, główną zaletą prostych maszyn jest umożliwienie wykonania takiej samej ilości pracy przy zastosowaniu mniejszej siły na większej odległości..
Na przykład chcesz podnieść przedmiot ważący 10 kilogramów na 2 metry nad ziemię. Na obiekt można przyłożyć siłę 10 kg w kierunku do góry, na odległość 2 metrów, wykonując w ten sposób pracę 20 niutonów.
Gdyby użyć dźwigni o długości 3 metrów, umieszczając obiekt na jednym końcu i umieszczając punkt podparcia 10 cm pod drążkiem w odległości 1 metra od obiektu, to aby podnieść obiekt, musiałbyś pchnąć drugi koniec z siłą tylko 5 kilogramów.
Jednak koniec dźwigni musiałby zostać zepchnięty w dół o 4 metry, aby podnieść obiekt tylko o 2 metry.
Jest kompromis. Obniżenie dźwigni podwaja poprzednią odległość, ale zmniejsza wymaganą siłę o połowę, wykonując tę samą pracę..
Jest to rodzaj sztywnego pręta, który jest wsparty na stałym punkcie podparcia. Składa się z ładunku, który jest przedmiotem do przesunięcia lub podniesienia, punktu podparcia, który jest osią obrotu, oraz wysiłku, który jest siłą potrzebną do przesunięcia lub podniesienia ładunku..
Przyłożenie siły do jednego końca dźwigni powoduje powstanie większej siły na drugim końcu. Przyłożona siła wzrośnie lub zmniejszy się w zależności od odległości od punktu podparcia do obciążenia i naprężenia.
Składa się z koła przymocowanego do mniejszej osi, dzięki czemu te dwie części obracają się razem, podczas gdy siła jest przenoszona z jednej na drugą. Zawias podtrzymuje wałek, umożliwiając obrót.
Ułatwia pracę przy przenoszeniu obiektów na duże odległości. Koło, które jest okrągłym końcem, obraca się wraz z osią cylindryczną, powodując ruch.
Może również wzmacniać siłę. Niewielka siła przyłożona do obwodu dużego koła może przesunąć większy ładunek przymocowany do osi..
Służy do wspomagania ruchu i zmiany kierunku naprężonej liny. Lina owija się wokół koła. Gdy koło się obraca, lina porusza się w dowolnym kierunku.
Jeśli do liny przymocowany jest hak, to za pomocą obrotu koła można podnosić i opuszczać przedmioty, ułatwiając pracę.
Jest to płaska powierzchnia, z jednym końcem wyższym od drugiego, służąca jako podpora do podnoszenia lub opuszczania ładunku. Są szeroko stosowane do przenoszenia ciężkich ładunków po pionowych przeszkodach.
Przesuwanie przedmiotu w górę po pochyłej płaszczyźnie wymaga mniejszej siły niż bezpośrednie podnoszenie, kosztem zwiększenia przebytej odległości..
Zaleta mechaniczna nachylonej płaszczyzny jest równa stosunkowi długości nachylonej powierzchni do wysokości, jaką zajmuje.
Jest to narzędzie w kształcie trójkąta. Może być używany do oddzielania dwóch obiektów, usuwania części przedmiotu, podnoszenia go lub utrzymywania obiektu w miejscu.
Działa poprzez zamianę siły przyłożonej do jego tępego końca na siły prostopadłe do nachylonej powierzchni.
Zaletą mechaniczną jest zależność między długością stoku a szerokością.
Jest to mechanizm, który przekształca ruch obrotowy w ruch liniowy, a siłę obrotową (moment obrotowy) w siłę liniową. Śruba to tak naprawdę inny rodzaj nachylonej płaszczyzny.
Jego najczęstszy kształt składa się z cylindrycznego wału ze spiralnymi rowkami zwanymi gwintami na zewnątrz..
Śruba przechodzi przez otwór w innym przedmiocie lub medium z wewnętrznymi gwintami, które zazębiają się z gwintami śrub..
Niektóre przykłady dźwigni to klamki, pazury młotka do usuwania gwoździ, żelazne dźwignie, włączniki światła, otwieracze do butelek i zawiasy..
Znajdują się tam, gdzie rzeczy krąży po okręgu, takie jak wentylator elektryczny, silnik, drzwi obrotowe, karuzela i dowolne koło, czy to w samochodzie, na deskorolce czy na rowerze..
Są używane w zasłonach i żaluzjach, aby przesuwać je w górę iw dół lub w przód iw tył.
Mogą podnieść coś z ziemi, jak flaga na maszcie. Lina jest ściągnięta, ale flaga podnosi się.
Są również wykorzystywane w przemyśle do podnoszenia i opuszczania ciężkich ładunków, na statkach do podnoszenia i opuszczania żagli lub w dźwigach do przenoszenia sprzętu budowlanego..
Windy używają również kół pasowych do przesuwania samochodu w dół i w górę z podłogi na podłogę..
Używany w parkach dla skuterów, podjazdach dla wózków inwalidzkich oraz do wjeżdżania i wyjeżdżania z tyłu ciężarówek ciężkiego sprzętu.
Zmodyfikowane wersje rampy znalezionej na schodach, schodach ruchomych, ścieżkach spacerowych, a nawet na zjeżdżalniach używanych do wrzucania poczty do skrzynki pocztowej, aż do pociągu jadącego pod górę..
Niektóre przykłady klinów używanych do oddzielania to łopata, nóż, siekiera, kilof, piła, nożyczki lub szpikulec do lodu..
Kliny mogą również utrzymywać rzeczy razem, jak w przypadku zszywek, szpilek, gwoździ, gwoździ lub ograniczników drzwi.
Niektóre przykłady to wiertarka, pokrywka słoika, żarówka, śruba, kapsle do butelek, krany i długopisy..
Innym zastosowaniem śruby jest urządzenie zwane pompą śrubową. Jest to ogromna hydrauliczna maszyna w kształcie śruby, która wchodzi do wody. Podczas obracania, dzięki kształtowi śruby, woda płynie w górę po skręconym wale, unosząc się tam, gdzie jest potrzebna. Pompy śrubowe są często używane do nawadniania oraz w rolnictwie, np. Na farmach.
Jeszcze bez komentarzy