آلة بسيطة

آلة بسيطة ، أي من العديد من الأجهزة التي تحتوي على أجزاء متحركة قليلة أو بدون أجزاء متحركة تُستخدم للتعديل اقتراح ومقدار القوة اللازمة لأداء الشغل. إنها أبسط الآليات المعروفة التي يمكنها استخدام الرافعة (أو الميزة الميكانيكية) لزيادة القوة. الآلات البسيطة هي الطائرة المائلة ، الرافعة ، الإسفين ، العجلة والمحور ، البكرة ، و أفسد .

ماكينات بسيطة

آلات بسيطة ست آلات بسيطة لتحويل الطاقة إلى عمل. Encyclopædia Britannica، Inc.



ال مستوى مائل

يتكون المستوى المائل من سطح مائل ؛ يتم استخدامه لرفع الأجسام الثقيلة. يوفر المستوى ميزة ميكانيكية تتمثل في أن القوة المطلوبة لتحريك جسم ما لأعلى المنحدر أقل من الوزن الذي يتم رفعه (خصم احتكاك ). كلما كان المنحدر أو المنحدر أكثر انحدارًا ، اقتربت القوة المطلوبة تقريبًا من الوزن الفعلي. معبرا عنها رياضيا القوة F مطلوب لتحريك كتلة د مستوى مائل لأعلى بدون احتكاك يساوي وزنه في ضرب جيب الزاوية التي يصنعها المستوى المائل مع الأفقي (θ). المعادلة F = في بدون θ.



مستوى مائل

مستوى مائل في هذا التمثيل للمستوى المائل ، د يمثل كتلة يتم نقلها لأعلى المستوى ، F يمثل القوة المطلوبة لتحريك الكتلة ، و في يمثل وزن الكتلة. معبرًا عنها رياضيًا ، وبافتراض أن الطائرة خالية من الاحتكاك ، F = في الخطيئة θ. Encyclopædia Britannica، Inc.

يتم استخدام مبدأ المستوى المائل على نطاق واسع - على سبيل المثال ، في المنحدرات والطرق المتقطعة ، حيث يمكن لقوة صغيرة تعمل لمسافة على طول منحدر أن تؤدي قدرًا كبيرًا من العمل.



الرافعة

الرافعة عبارة عن شريط أو لوح يرتكز على دعامة تسمى نقطة الارتكاز. يمكن نقل القوة الهابطة التي تمارس على أحد طرفي الرافعة وزيادتها في اتجاه تصاعدي في الطرف الآخر ، مما يسمح لقوة صغيرة برفع وزن ثقيل.

الرافعات

الرافعات مثالان على الرافعات (يسار) المخل ، المدعوم والمدير بحرية على نقطة ارتكاز F ، يضاعف القوة الهابطة F تطبق عند النقطة ل بحيث يمكنها التغلب على العبء ص الذي تمارسه كتلة الصخرة عند النقطة ب . إذا ، على سبيل المثال ، الطول ل F خمس مرات ب F ، القوة F سوف تتضاعف خمس مرات. (يمين) كسارة البندق هي أساسًا رافعتان متصلتان بمفصل دبوس عند نقطة ارتكاز F . إذا ل F ثلاث مرات ب F ، القوة F تمارس باليد عند نقطة ل سوف تتضاعف ثلاث مرات في ب ، بسهولة التغلب على قوة الانضغاط ص من القشر. Encyclopædia Britannica، Inc.

استخدم جميع الأشخاص الأوائل الرافعة بشكل ما ، على سبيل المثال ، لتحريك الأحجار الثقيلة أو كعصي حفر لزراعة الأرض. تم استخدام مبدأ الرافعة في swape ، أو shadoof ، وهي رافعة طويلة تتمحور بالقرب من أحد الأطراف مع منصة أو حاوية مياه تتدلى من الذراع القصيرة والأثقال الموازنة المتصلة بالذراع الطويل. يمكن للرجل أن يرفع وزنه عدة مرات عن طريق شد ذراعه الطويلة. يقال إن هذا الجهاز قد استخدم في مصر والهند لرفع المياه ورفع الجنود فوق المعارك منذ عام 1500قبل الميلاد.



شدووف

شدووف شدووف ، وسط الأناضول ، تركيا. نومينون

إسفين

الوتد هو كائن يتناقص تدريجيًا إلى حافة رفيعة. يؤدي دفع الإسفين في اتجاه واحد إلى إنشاء قوة في اتجاه جانبي. عادة ما تكون مصنوعة من المعدن أو الخشب وتستخدم للتقسيم أو الرفع أو الشد ، كما هو الحال في تثبيت رأس المطرقة على مقبضها.

وتد

إسفين إسفين يستخدم لتقسيم الخشب. شكسبير



تم استخدام الإسفين في عصور ما قبل التاريخ لتقسيم جذوع الأشجار والصخور ؛ الفأس إسفين أيضًا ، وكذلك أسنان المنشار. من حيث وظيفته الميكانيكية ، يمكن اعتبار المسمار بمثابة إسفين ملفوف حول أسطوانة.

ما هي قصة راعوث في الكتاب المقدس

العجلة والمحور

تتكون العجلة والمحور من إطار دائري (العجلة) يدور على عمود أو قضيب (المحور). ربما كان يستخدم في أبكر صوره لرفع الأثقال أو دلاء المياه من الآبار.



يتم شرح مبدأ التشغيل بشكل أفضل عن طريق جهاز به ترس كبير وترس صغير متصل بنفس العمود. ميل القوة ، F ، مطبق في دائرة نصف قطرها ر على الترس الكبير لتدوير العمود يكفي للتغلب على القوة الأكبر في في نصف القطر ص على الترس الصغير. تضخيم القوة ، أو الميزة الميكانيكية ، يساوي نسبة القوتين ( في : F ) ويساوي أيضًا نسبة نصف قطر الترسين ( ر : ص ).

ترتيبات العجلات والمحور

ترتيبات العجلة والمحاور ، ترتيبات العجلة والمحاور (أ) مع ترس كبير وترس صغير متصل بنفس العمود أو المحور ، بقوة F تطبق في دائرة نصف قطرها ر على الترس الكبير يكفي للتغلب على القوة الأكبر في في نصف القطر ص على الترس الصغير ، قلب المحور. (ب) في ترتيب أسطوانة وحبل قادر على رفع الأثقال ، أسطوانة كبيرة نصف قطرها ر يمكن استخدامها لتدوير أسطوانة صغيرة. يمكن الحصول على زيادة في الميزة الميكانيكية باستخدام أسطوانة كبيرة لتدوير أسطوانة صغيرة بنصف قطر بالإضافة إلى كتلة بكرة. عندما تكون القوة F يتم تطبيقه على الحبل الملفوف حول الأسطوانة الكبيرة ، ويتم لف الحبل حول رياح الأسطوانة الصغيرة ذات نصف القطر من d (نصف القطر ص 1) وعلى D (نصف القطر ص اثنين). القوة في يتم التغلب بسهولة على نصف قطر كتلة البكرة P ، ويرفع الوزن المرتبط بها. Encyclopædia Britannica، Inc.



إذا تم استبدال التروس الكبيرة والصغيرة بأسطوانات ذات قطر كبير وصغير ملفوفة بالحبال ، تصبح العجلة والمحور قادرين على رفع الأثقال. يتم ربط الوزن الذي يتم رفعه بالحبل الموجود على الأسطوانة الصغيرة ، ويقوم المشغل بسحب الحبل على الأسطوانة الكبيرة. في هذا الترتيب ، تكون الميزة الميكانيكية هي نصف قطر الأسطوانة الكبيرة مقسومًا على نصف قطر الأسطوانة الصغيرة. يمكن الحصول على زيادة في الميزة الميكانيكية باستخدام أسطوانة صغيرة بنصف قطر ، ص 1و ص اثنين، وكتلة البكرة. عندما يتم تطبيق قوة على الأسطوانة الكبيرة ، فإن الحبل الموجود على الأسطوانة الصغيرة يلتف على D ويخرج من d.

مقياس تضخيم القوة المتاح في نظام البكرة والحبل هو نسبة السرعة ، أو نسبة السرعة التي يتم بها تطبيق القوة على الحبل ( الخامس F ) إلى السرعة التي يرفع بها الوزن ( الخامس في ). هذه النسبة تساوي ضعف نصف قطر الأسطوانة الكبيرة مقسومًا على الفرق في نصف قطر الأسطوانات الأصغر D و d. معبراً عنها رياضياً ، المعادلة هي الخامس F / الخامس في = 2 ر / ( ص اثنين- ص 1). الميزة الميكانيكية الفعلية في / F أقل من نسبة السرعة هذه ، اعتمادًا على الاحتكاك. يمكن الحصول على ميزة ميكانيكية كبيرة جدًا من خلال هذا الترتيب عن طريق جعل البراملين الأصغر حجمًا D و d بنصف قطر متساوٍ تقريبًا.