Enkle historiemaskiner, egenskaper, typer, eksempler

De Enkle maskiner De er mekaniske enheter som endrer størrelsen eller retningen til en kraft. De kan generelt defineres som de mest korte enhetene som bruker en mekanisk fordel, også kalt gearing, for å øke en kraft.

Gjennom historien har mennesker utviklet flere enheter for å lette arbeidet. De viktigste er kjent som de seks typene enkle maskiner: spaken, hjulet og aksen, remskiven, det skrå planet, kilen og skruen.

Kilde: John Mills [Public Domain]

Når ordmaskinen blir hørt, tenker du på noe som en gravemaskin eller et damplokomotiv. Imidlertid er en maskin en maskin som gjør en styrke større.

En maskin kan øke mengden kraft som produseres, med kostnadene for en proporsjonal reduksjon i det avstanden som belastningen kjører. Forholdet mellom den produserte styrken og den anvendte kraften kalles mekanisk fordel.

En enkel maskin bruker en enkelt anvendt kraft som fungerer mot en enkelt belastningskraft. Ignorerer friksjonstap, arbeidet som er utført i belastningen er lik arbeidet som er utført av den anvendte styrken.

[TOC]

Elementære blokker

Enkle maskiner er overalt, dagene som brukes til å utføre enkle oppgaver. De har også blitt brukt siden de første dagene av menneskelig eksistens.

Enkle maskiner kan betraktes som elementære blokker som alle de mest komplekse maskinene er sammensatt, kalt komposittmaskiner.

I mekanismen til en sykkel brukes for eksempel remskiver, spaker og hjul. Den mekaniske fordelen med en sammensatt maskin er ikke noe mer enn resultatet av de mekaniske fordelene med enkle maskiner som komponerer den.

Selv om de fortsatt blir ansett som veldig viktige i mekanikk og anvendt vitenskap, har moderne mekanikk imidlertid krysset den visjonen om enkle maskiner som elementære blokker som alle maskiner er sammensatt.

Historie

Innledende ideer

Rundt det tredje århundre til. C. Ideen om en enkel maskin oppsto, med den greske filosofen Archimedes, som studerte følgende enkle maskiner: spak, remskive og skrue.

Oppdaget på spaken prinsippet om mekanisk fordel. Hans berømte kommentar i forhold til spaken: "Gi meg et sted å støtte meg og bevege jorden" uttrykker sin forståelse av at det ikke var noen grense for mengden økning i kraft som kunne oppnås ved bruk av mekanisk fordel.

De bakgreske filosofene definerte fem enkle klassiske maskiner og kunne beregne den mekaniske fordelen de hadde.

For eksempel i arbeidet ditt Mekanikk, Herón de Alejandría (10-75 d. C.) Liste over fem enheter som kan stille inn en belastning: remskive, hjul og akse, spak, skrue og kil, og beskriver utdypingen og bruken.

Kunnskapen om grekerne var imidlertid begrenset til statisk av enkle maskiner (balansen mellom kreftene), ikke inkludert dynamikken, begrepet arbeid eller kompensasjon mellom kraft og avstand.

Renessanseperiode

Dynamikken til de mekaniske kreftene, som de enkle maskinene ble kalt, begynte å studere under gjenfødelsen, fra perspektivet til hvor en byrde kunne løftes, i tillegg til kraften som kunne brukes, noe som til slutt førte til det nye konseptet av mekanisk arbeid.

Den mekaniske fordelen med det skrå flyet ble trukket av flamsk ingeniør Simon Stevin i 1586. Dette ble inkludert i de andre enkle maskinene.

Kan tjene deg: grener av teknologi

Den italienske forskeren Galileo Galilei utdypet i 1600 den komplette dynamiske teorien om enkle maskiner, i sitt arbeid MEKANISK, Der den underliggende matematiske likheten ble avslørt som kraftforsterkere av disse maskinene. Han var den første som forklarte at enkle maskiner ikke skapte energi, de forvandlet den bare.

Leonardo da Vinci oppdaget de klassiske reglene for glidende friksjon på maskinene, men de ble ikke publisert eller dokumentert i kortene sine. I 1699 gjenoppdaget Guillaume Amontons disse reglene, og i 1785 ble de utviklet av Charles-Augustin de Coulomb.

Kjennetegn

Enkle maskiner er enheter med noen eller veldig få bevegelige deler, noe som gjør arbeidet enklere. Hovedfunksjonen til en enkel maskin er forsterkningen av kraften eller modifiseringen av bevegelsen.

Bevegelse og styrke

Bevegelse og styrke i en enkel maskin er uatskillelig. De er alltid i omvendt forhold.

Kraften produsert av en spak er større enn kraften som brukes, men bevegelsen som produseres er lavere enn bevegelsen som gjelder. Det vil si at en gevinst i kraft er ledsaget av et glidende tap.

Jobb

I mekanikk er arbeid noe krefter gjør når de beveger seg i den retningen de handler. Det vil si når en styrke blir brukt på å reise en avstand, oppstår en jobb. Dette uttrykkes matematisk som: arbeid = styrke × avstand.

For eksempel for å heve et objekt, må arbeid som overvinner tyngdekraften gjøres og dermed være i stand til å flytte objektet opp.

For å løfte et objekt dobbelt tungt, er dobbelt så mye arbeid nødvendig for å laste opp samme avstand. Dobbeltarbeid vil også være nødvendig for å løfte det samme objektet to ganger.

Dette arbeidsbegrepet er viktig for å definere den mekaniske funksjonen i enkle maskiner når det.

Mekanisk fordel

Det er forholdet mellom kraften som gjør en jobb med hensyn til den anvendte styrken. Derfor er det effektiviteten av kraftforsterkning av en enkel maskin.

Den mekaniske fordelen med enkle maskiner betyr at du kan bruke mindre styrke til å flytte et objekt, men du må bevege deg en lengre avstand.

Mange ganger føler det at en oppgave er vanskelig fordi det er nødvendig å bruke mye styrke. Ved å bruke kompensasjon mellom avstand og styrke, kan det gjøres at oppgaven er mye lettere å fullføre.

Et eksempel er å skyve et tungt objekt med en rampe. Det er lettere å skyve gjenstanden ved rampen enn å løfte den til riktig høyde, men du må ha lengre avstand.

Hva er enkle maskiner for?

Enkle maskiner letter arbeidet ved å utføre en eller flere av følgende funksjoner:

- Overfør en styrke fra et sted til et annet.

- Endre retningen på en styrke.

- Øk størrelsen på en styrke.

- Øk avstanden fra en styrke.

Selv om enkle maskiner har mange forskjellige former, kommer de i seks grunnleggende typer:

- Kile: enhet for å skille ting.

- Hjul og akse: Brukes til å redusere friksjon og som en kraftmultiplikator.

Kan tjene deg: halvledere

- Spak: Den beveger seg rundt et støttepunkt for å øke eller redusere mekanisk fordel.

- Skråplan: løfter objekter når du laster opp en skråning.

- Skru: en enhet som kan løfte eller opprettholde elementer sammen.

- Remskive: Endre retningen på en kraft.

Øk påført kraft

Enkle maskiner hjelper mennesker med å øke kraften som brukes på et objekt. De gir en mekanisk fordel for å hjelpe til med å flytte gjenstandene.

Som arbeidsformelen indikerer, er den viktigste fordelen med enkle maskiner å tillate samme mengde arbeid ved å bruke en lavere mengde kraft i større avstand.

For eksempel vil du løfte et objekt som veier 10 kilo 2 meter fra bakken. Det kan utøves på objektet 10 kg kraft i stigende retning, i en avstand på 2 meter, og utfører dermed 20 Newton arbeid.

Hvis en 3 -meter spak ble brukt, plasserte objektet i den ene enden og plasserer under baren en dekre en kraft på bare 5 kilo.

Imidlertid enden av spaken for å løfte objektet bare 2 meter.

Det er kompensasjon. Å senke spaken dobler forrige avstand, men den nødvendige kraften reduseres til halvparten, og gjør samme mengde arbeid.

Folkens

Spak

Det er en slags stiv stang som har som støttepunkt en fast bærebjelke. Den består av en belastning, som er gjenstanden for å bevege eller løfte, et støttepunkt, som er pivoten, og en innsats, som er kraften som kreves for å bevege eller løfte belastningen.

Når du bruker en kraft i den ene enden av spaken, opprettes en stor kraft i den andre enden. Den påførte kraften vil øke eller avta avhengig av avstanden til belastningsstøtte og krefter.

Hjul og akse

Det består av et hjul festet til en mindre akse slik at disse to delene snur seg sammen, der en kraft overføres fra en til en annen. Et hengsel støtter aksen, og tillater rotasjon.

Letter jobben med å flytte objekter turnerende avstander. Hjulet, som er den runde enden, roterer med den sylindriske aksen, og forårsaker bevegelsen.

Kan også forsterke kraft. En liten kraft påført omkretsen av et stort hjul kan bevege en større belastning festet til en akse.

Talje

Er designet for å støtte bevegelse og retning av retning av et anspent tau. Tauet rulles rundt et hjul. Når hjulet roterer, beveger tauet seg i alle retninger.

Hvis en krok er koblet til tauet, kan hjulrotasjonen brukes til å heve og senke gjenstander, og lette arbeidet.

Skråplan

Det er en flat overflate, med en ende høyere enn den andre, brukt som støtte for å heve eller senke en belastning. De er mye brukt til å bevege tunge belastninger på vertikale hindringer.

Flytt et objekt opp på et skrå fly krever mindre styrke enn å løfte det direkte, på bekostning av en økning i den tilbakelagte avstanden.

Den mekaniske fordelen med et skrå plan er lik forholdet mellom lengden på den skrå overflaten og høyden dekket.

Kan tjene deg: ordelementer

Vugge

Det er et trekantet verktøy. Den kan brukes til å skille to objekter, fjerne biter fra et objekt, løfte eller opprettholde et objekt på plass.

Fungerer ved å snu en kraft som brukes på sin romo ende i krefter vinkelrett på den skrå overflaten.

Den mekaniske fordelen er gitt av forholdet mellom lengden på skråningen og bredden.

Skru

Det er en mekanisme som konverterer rotasjonsbevegelsen til en lineær bevegelse og rotasjonskraften (dreiemomentet) til en lineær kraft. En skrue er virkelig en annen type skråplan.

Den vanligste formen består av en sylindrisk akse med spiralformede spor kalt tråder langs utsiden.

Skruen passerer gjennom et hull i et annet objekt eller medium med tråder inni, som er avkjølende med skruetråsene.

Eksempler

Spaker

Noen eksempler på spaker er dørene til dørene, klørne til en hammer for å fjerne negler, jernspaker, lysbrytere, åpner støvler og hengsler.

Kilde: Pixabay.com

Hjul og økser

De møtes der ting snur seg i en sirkel, for eksempel en elektrisk vifte, en motor, en roterende dør, en karusell og ethvert hjul, enten i bilen, på et skateboard eller på en sykkel.

Kilde: Pixabay.com

Remskiver

De brukes i gardiner og persienner for å flytte dem opp og ned, eller frem og tilbake.

De kan laste opp noe fra bakken, som et flagg i et innlegg. Tauet blir kastet ned, men flagget stiger.

De brukes også i bransjen for å heve og senke tunge belastninger, i skipene for å heve og senke lysene, eller i kraner som skal brukes i anleggsutstyr i bevegelse i bevegelse i bevegelse.

Heisene bruker også remskiver for å flytte bilen ned og opp fra gulv til gulv.

Kilde: Pixabay.com

Skrå planer

De brukes i scooterparker, rullestolramper og for et tungt utstyr mellom og ut av baksiden av lastebilene.

Modifiserte versjoner av en rampe finnes på trapper, mekaniske trapper, turstier, og til og med i lysbildene som brukes til å legge til post i postkassen, til et tog som går opp en skråning.

Kilde: Pexels.com

Vugge

Noen eksempler på kiler som brukes til å skille kan være en spade, en kniv, en øks, en Zapapico, en sag, saks eller en picahielos.

Kiler kan også holde ting sammen, som i tilfelle av en stift, pinner, pigger, negler eller dørstopp.

Kilde: Pixabay.com

Skru

Noen eksempler er i en bor, lokket på en kanne, en pære, en bolt, flasker flasker, kraner og penner.

En annen bruk av skruen er i en enhet som heter skruepumpe. Det er en enorm skrue -formet hydraulisk maskin som introduseres i vannet. Når du svinger, takket være skrueformen, klatrer vannet gjennom den vridde aksen, og stiger dit det trengs. Ofte brukes skruebomber til vanning og i landbruksmiljøer som gårder.

Kilde: Pixabay.com

Referanser

1. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2019). Enkel maskin. Hentet fra: i.Wikipedia.org.
2. Idaho Public Television (2019). Enkle maskiner: Fakta. Hentet fra: idahopvv.org.
3. Jim Lucas (2018). 6 enkle maskiner: Å gjøre arbeidet enklere. Live Science. Tatt fra: Livescience.com.
4. Teach Engineering (2019). Ingeniørfag: enkle maskiner. Tatt fra: TeachEngineering.org.
5. For lærere for studenter (2019). Hva er enkle maskiner? Tatt fra: Fortaachers Fortruts.com.Au.
6. Victoria State Government (2019). Enkle maskiner. Hentet fra: Utdanning.Vic.Gov.Au.
7. VEX IQ (2019). De seks typene enkle maskiner. Hentet fra: Vexrobotics.com.