Enkla historiska maskiner, egenskaper, typer, exempel

De Enkla maskiner De är mekaniska enheter som ändrar en kraft eller riktning för en kraft. De kan i allmänhet definieras som de mest korta enheter som använder en mekanisk fördel, även kallad hävstång, för att öka en kraft.

Under hela historien har människor utvecklat flera enheter för att underlätta arbete. De viktigaste är kända som de sex typerna av enkla maskiner: spaken, hjulet och axeln, remskivan, det lutande planet, kilen och skruven.

Källa: John Mills [Public Domain]

När ordmaskinen hörs tänker du på något som en grävmaskin eller en ånglok. Men i vetenskapen är en maskin allt som gör en kraft större.

En maskin kan öka mängden producerad kraft, med kostnaden för en proportionell minskning i avståndet som lasten går. Förhållandet mellan den producerade kraften och den applicerade kraften kallas mekanisk fördel.

En enkel maskin använder en enda applicerad kraft som fungerar mot en enda lastkraft. Ignorerar friktionsförluster, arbetet som utförs i lasten är lika med det arbete som utförs av den applicerade styrkan.

[TOC]

Elementära block

Enkla maskiner finns överallt, de dagar som används för att utföra enkla uppgifter. De har också använts sedan de första dagarna av mänsklig existens.

Enkla maskiner kan betraktas som de elementära blocken som alla de mest komplexa maskinerna är sammansatta, kallade kompositmaskiner.

I mekanismen för en cykel används till exempel remskivor, spakar och hjul. Den mekaniska fördelen med en sammansatt maskin är inget annat än resultatet av de mekaniska fördelarna med enkla maskiner som komponerar den.

Även om de fortsätter att betraktas som mycket viktiga inom mekanik och tillämpad vetenskap, har modern mekanik korsat den visionen om enkla maskiner som de elementära blocken som alla maskiner är sammansatta.

Historia

Första idéer

Runt det tredje århundradet till. C. Idén om en enkel maskin har sitt ursprung, med den grekiska filosofen Archimedes, som studerade följande enkla maskiner: spak, remskiva och skruv.

Upptäckt på spaken principen om mekanisk fördel. Hans berömda kommentar i förhållande till spaken: "Ge mig en plats att stödja mig och flytta jorden" uttrycker sin förståelse för att det inte fanns någon gräns för mängden ökning av kraft som kunde uppnås med användning av mekanisk fördel.

De bakre grekiska filosoferna definierade fem enkla klassiska maskiner och kunde beräkna den mekaniska fördelen de hade.

Till exempel i ditt arbete Mekanik, Herón de Alejandría (10-75 D. C.) Lista fem enheter som kan ställa in en last: remskiva, hjul och axel, spak, skruv och kil, beskriver dess utarbetande och användning.

Kunskapen om grekerna var emellertid begränsad till statisk av enkla maskiner (styrkans balans), inklusive dynamiken, begreppet arbete eller kompensation mellan kraft och avstånd.

Renässansperiod

Dynamiken i de mekaniska krafterna, som de enkla maskinerna kallades, började studera under återfödelsen, från perspektivet till där en börda kunde lyftas, utöver kraften som kunde tillämpas, vilket äntligen ledde till det nya konceptet av mekaniskt arbete.

Den mekaniska fördelen med det lutande planet härleddes av flamländska ingenjör Simon Stevin 1586. Detta inkluderades i de andra enkla maskinerna.

Kan tjäna dig: teknikgrenar

Den italienska forskaren Galileo Galilei utarbetade 1600 den kompletta dynamiska teorin om enkla maskiner, i hans arbete Mekanik, Där den underliggande matematiska likheten avslöjades som kraftförstärkare för dessa maskiner. Han var den första som förklarade att enkla maskiner inte skapade energi, de förvandlade den bara.

Leonardo da Vinci upptäckte de klassiska reglerna för glidfriktion på maskinerna, men de publicerades inte eller dokumenterades i sina kort. 1699 återupptäckte Guillaume Amontons dessa regler och 1785 utvecklades de av Charles-Augustin de Coulomb.

Egenskaper

Enkla maskiner är enheter med alla eller mycket få rörliga delar, vilket underlättar arbete. Huvudfunktionen för en enkel maskin är förstärkningen av kraften eller modifieringen av rörelsen.

Rörelse och styrka

Rörelse och styrka i en enkel maskin är oskiljaktiga. De är alltid i omvänd relation.

Kraften som produceras av en spak är större än den kraft som appliceras, men rörelsen som produceras är lägre än rörelsen som gäller. Det vill säga, en vinst i kraft åtföljs av en rörlig förlust.

Jobb

I mekanik är arbete något som krafter gör när de rör sig i den riktning som de agerar. Det vill säga när en styrka appliceras för att resa ett avstånd inträffar ett jobb. Detta uttrycks matematiskt som: arbete = styrka × avstånd.

För att höja ett objekt måste till exempel arbeta som övervinner tyngdkraften göras och därmed kunna flytta objektet.

För att lyfta ett objekt två gånger tungt behövs dubbelt så mycket arbete för att ladda upp samma avstånd. Dubbelarbete skulle också behövas för att lyfta samma objekt två gånger.

Detta arbetsbegrepp är viktigt för att definiera den mekaniska funktionen i enkla maskiner när det gäller styrka och rörelse, vilket belyser kraftens och rörelsens oskiljbarhet.

Mekanisk fördel

Det är förhållandet mellan kraften som gör ett jobb med avseende på den tillämpade styrkan. Därför är det effektiviteten av kraftförstärkning av en enkel maskin.

Den mekaniska fördelen med enkla maskiner innebär att du kan använda mindre styrka för att flytta ett objekt, men du måste flytta ett längre avstånd.

Många gånger känns det att en uppgift är svår eftersom det är nödvändigt att använda mycket styrka. Med hjälp av kompensation mellan avstånd och styrka kan det göras att uppgiften är mycket lättare att slutföra.

Ett exempel är att driva ett tungt föremål med en ramp. Det är lättare att trycka föremålet med rampen än att lyfta det till rätt höjd, men du måste ha ett längre avstånd.

Vad är enkla maskiner för?

Enkla maskiner underlättar arbete genom att utföra en eller flera av följande funktioner:

- Överför en kraft från en plats till en annan.

- Ändra riktningen för en kraft.

- Öka storleken på en kraft.

- Öka avståndet från en kraft.

Även om enkla maskiner tar många olika former, kommer de i sex grundtyper:

- Kil: enhet för att separera saker.

- Hjul och axel: Används för att minska friktionen och som en kraftmultiplikator.

Kan tjäna dig: halvledare

- Spak: Den rör sig runt en stödpunkt för att öka eller minska mekanisk fördel.

- Lutande plan: lyfter objekt när du laddar upp en sluttning.

- Skruv: En enhet som kan lyfta eller underhålla element tillsammans.

- Remskiva: Ändra en kraftriktning.

Öka applicerad kraft

Enkla maskiner hjälper människor att öka kraften som appliceras på ett objekt. De ger en mekanisk fördel för att flytta föremålen.

Som arbetsformeln indikerar är den största fördelen med enkla maskiner att tillåta samma mängd arbete genom att tillämpa en lägre mängd kraft på större avstånd.

Till exempel vill du lyfta ett föremål som väger 10 kg 2 meter från marken. Det kan utövas på objektet 10 kg kraft i stigande riktning, på ett avstånd av 2 meter, och därmed utföra 20 Newton arbete.

Om en 3 -meterspak användes, placerade föremålet i ena änden och placerade under baren en decre en kraft på bara 5 kg.

Emellertid slutet på spaken för att lyfta objektet bara 2 meter.

Det finns ersättning. Att sänka spaken fördubblar det föregående avståndet, men den nödvändiga kraften reduceras till hälften och gör samma mängd arbete.

Grabbar

Spak

Det är en slags styv stap. Det består av en last, som är föremål att flytta eller lyfta, en stödpunkt, som är pivoten och en ansträngning, som är den kraft som krävs för att flytta eller lyfta lasten.

När man applicerar en kraft i ena änden av spaken skapas en stor kraft i den andra änden. Den applicerade kraften kommer att öka eller minska beroende på avståndet till laststödet och ansträngningen.

Hjul och axel

Den består av ett hjul fäst vid en mindre axel så att dessa två delar vänder ihop, där en kraft överförs från en till en annan. Ett gångjärn stöder axeln och tillåter rotation.

Underlättar jobbet med att flytta föremål turnera avstånd. Hjulet, som är den runda änden, roterar med den cylindriska axeln, vilket orsakar rörelsen.

Kan också förstärka kraft. En liten kraft som appliceras på ett stort hjuls omkrets kan röra sig en större belastning fäst vid en axel.

Remskiva

Är utformad för att stödja rörelsen och riktningen för ett spänt rep. Repet rullas runt ett hjul. När hjulet roterar rör sig repet i valfri riktning.

Om en krok är ansluten till repet kan hjulrotationen användas för att höja och sänka föremål, vilket underlättar arbetet.

Lutande plan

Det är en plan yta, med ett slut högre än den andra, som används som stöd för att höja eller sänka en belastning. De används allmänt för att flytta tunga belastningar på vertikala hinder.

Flytta ett föremål upp på ett lutande plan kräver mindre styrka än att lyfta det direkt, till en kostnad av en ökad avstånd som körs.

Den mekaniska fördelen med ett lutande plan är lika med förhållandet mellan längden på den lutande ytan och den täckta höjden.

Kan tjäna dig: ordelement

Vagga

Det är ett triangulärt verktyg. Det kan användas för att separera två objekt, ta bort bitar från ett objekt, lyfta eller underhålla ett objekt på plats.

Fungerar genom att vända en styrka som appliceras på dess romo -slut i styrkor vinkelrätt mot dess lutande yta.

Den mekaniska fördelen ges av förhållandet mellan lutningens längd och bredd.

Skruva

Det är en mekanism som omvandlar rotationsrörelsen till en linjär rörelse och rotationskraften (vridmoment) till en linjär kraft. En skruv är verkligen en annan typ av lutande plan.

Dess vanligaste form består av en cylindrisk axel med spiralformade spår som kallas trådar längs utsidan.

Skruven passerar genom ett hål i ett annat föremål eller medium med trådar inuti, som kyler med skruvtrådarna.

Exempel

Spakar

Några exempel på spakar är dörrarna till dörrarna, klorna på en hammare för att ta bort naglar, järnspakar, ljusströmbrytare, öppnar stövlar och gångjärn.

Källa: Pixabay.com

Hjul och axlar

De möter där saker vänder sig i en cirkel, till exempel en elektrisk fläkt, en motor, en roterande dörr, en karusell och alla hjul, antingen i bilen, på ett skateboard eller på en cykel.

Källa: Pixabay.com

Remskiva

De används i gardiner och persienner för att flytta dem upp och ner, eller fram och tillbaka.

De kan ladda upp något från marken, som en flagga i ett inlägg. Repet kastas ner, men flaggan stiger.

De används också i branschen för att höja och sänka tunga belastningar, i fartygen för att höja och sänka ljuset, eller i kranar som ska användas i byggutrustning i rörelse i rörelse i rörelse.

Hissarna använder också remskivor för att flytta bilen ner och upp från golv till golv.

Källa: Pixabay.com

Benägna planer

De används i skoterparker, rullstolsramper och för en tung utrustning mellan och ut på baksidan av lastbilarna.

Modifierade versioner av en ramp finns på trappor, mekaniska trappor, gångvägar och till och med i de bilder som används för att lämna posten i brevlådan, till ett tåg som går upp en sluttning.

Källa: Pexels.com

Vagga

Några exempel på kilar som används för att separera kan vara en spade, en kniv, en yxa, en zapapico, en såg, sax eller en picahielos.

Kilar kan också hålla saker tillsammans, som i fallet med en häftklammer, stift, tappar, naglar eller dörrstopp.

Källa: Pixabay.com

Skruva

Några exempel är i en borr, locket på en kanna, en glödlampa, en bult, flaskor med flaskor, kranar och pennor.

En annan användning av skruven är i en enhet som kallas skruvpump. Det är en enorm skruvformad hydraulisk maskin som införs i vattnet. När du vänder sig, tack vare sin skruvform, klättrar vattnet genom den tvinnade axeln och stiger till där det behövs. Ofta används skruvbomber för bevattning och i jordbruksmiljöer som gårdar.

Källa: Pixabay.com

Referenser

1. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2019). Enkel maskin. Taget från: i.Wikipedia.org.
2. Idaho Public Television (2019). Enkla maskiner: fakta. Taget från: Idahopvv.org.
3. Jim Lucas (2018). 6 enkla maskiner: Underlätta arbetet. Levande vetenskap. Taget från: Livescience.com.
4. Teach Engineering (2019). Teknik: enkla maskiner. Taget från: Teachengineering.org.
5. För lärare för studenter (2019). Vad är enkla maskiner? Taget från: Forteachersfortudents.com.Au.
6. Victoria State Government (2019). Enkla maskiner. Taget från: utbildning.Vic.Gov.Au.
7. Vex IQ (2019). De sex typerna av enkla maskiner. Taget från: Vexrobotics.com.