Ihminen on muinaisista ajoista lähtien yrittänyt helpottaa työtään. Tätä varten hän käyttää erilaisia laitteita. Mitkä ovat yksinkertaisimmat mekanismit? Minkä tyyppisiä nämä laitteet ovat? Mitä eroa on yksinkertaisten ja monimutkaisten mekanismien välillä? Tästä ja paljon muuta - myöhemmin artikkelissa.
Yleistä tietoa
Yksinkertaiset mekanismit (kreikaksi "kone, työkalu") - laitteet, jotka lisäävät voimaa. Jotkut näistä laitteista ilmestyivät itse antiikissa. Yksinkertaiset mekanismit voivat olla itsenäisiä laitteita tai monimutkaisempien yksiköiden elementtejä. Rakennetyypistä riippuen määritetään myös tämän tai toisen laitteen laajuus. Yksinkertaisten mekanismien käyttö helpottaa suuresti ihmisen toimintaa. Tällaiset laitteet lisäävät voimaa. Esimerkiksi puuhun lyötyllä kiilalla on enemmän voimaa kuin itse kalusteeseen kohdistuvalla iskulla. Siksi puu puhkeaa nopeasti eri suuntiin. Samalla kiilaan kohdistuva isku putoaa ylhäältä alas ja puun osat siirtyvät sivuille. Eli tässä tapauksessa tapahtuu myös muutos liikkeen suunnassa.
Yksinkertaiset mekanismit. Esimerkit
Valaisimia on useita:
Kallettu taso
a) ruuvia käytetään ruuveissa, kuten poraa vasaravasaroissa, poraissa; voi toimia myös nostomekanismina (Archimedes-ruuvi);
b) kiila lisää painetta keskittämällä massan pienelle alueelle. Käytetään luodissa, lapiossa, keihässä.
Vipu on Archimedesin kuvaama laite. Voi toimia laukaisimena, kytkimenä.
a) porttia käytetään hihnan siirtoon ja veden nostoon kaivosta.
Pyörä (sumerit keksivät vuonna 3000 eKr.) on olennainen osa liikenteessä käytettävää vaihteistoa.
Mäntä myötävaikuttaa kuumennettujen paisuvien kaasujen tai höyryn energian käyttöön. Tätä laitetta käytetään höyrykoneissa ja tuliaseissa.
Portti
Tämä laite on rumpu (sylinteri), johon kahva on kiinnitetty. Pääsääntöisesti sitä käytettiin nostomekanismina veden nostamiseen kaivosta. Porttia käytettäessä saavutettava voimanlisäys määräytyy sen ympyrän säteen suhteesta, jota pitkin kahva liikkuu, sen sylinterin (rummun) säteeseen, johon köysi on kierretty. Vinssi kuuluu moderniin porttityyppiin. Tämä valaisin on järjestelmä, joka sisältää sylinterin ja kaksi vaihdetta, joilla on eri säteet. Voimanlisäys, joka yleensä antaa vinssin, määräytyy kahden portin yhteistoiminnasta. Nykyaikaiset laitteet antavat 400-kertaisen voiton.
Kallettu taso
Tätä yksinkertaista mekanismia käytetään usein myös raskaita kappaleita nostettaessa. Voiman vahvistus määräytyy itse laitteen pituuden suhteesta sen korkeuteen, alhainen kitka. Usein suuren voiman luomiseen (esimerkiksi jäänmurtajan toimintaan tai polttopuun pilkkomiseen) käytetään k altevaa tasoa - kiilaa. Sen toiminta perustuu siihen, että suurella voimalla puskurin suunnassa muodostuu suuria voimia, jotka ovat kohtisuorassa laitteen sivupintoihin nähden. Toinen k alteva tasotyyppi on ruuvi. Aivan kuten kiila, tämä laite pystyy muuttamaan kohdistuvan voiman suuntaa tai numeerista arvoa.
Yksinkertaiset mekanismit. Vipu
Tämä on jäykkä runko, joka pystyy pyörimään (kiinteän) tuen ympäri. Pienin etäisyys, joka erottaa tukipisteen ja suoran, jota pitkin voima vaikuttaa vipuun, kutsutaan voiman olakkeeksi. Sen löytämiseksi sinun tulee laskea kohtisuora tukipisteestä voiman toimintalinjaan. Tämän kohtisuoran pituus on olkapää. F1 ja F2 ovat vipuun vaikuttavia voimia. Laitteeseen vaikuttavat varret ovat L1 ja L2. Vipu on silloin tasapainossa, kun siihen vaikuttavat voimat ovat kääntäen verrannollisia hartioihin. Tämä sääntö voidaan esittää kaavana: F1 / F2=L1 / L2. Tämän periaatteen perusti Arkhimedes. Tämä sääntö osoittaa, että suurta voimaa vivulla voidaan tasapainottaa pienemmällä. Toiseen olkapäähän kohdistettu voima on yhtä monta kertaa suurempi kuin toiseen olkapäähän kohdistuva voimatoinen.
Kuinka ihmiset käyttävät vempaimia nykyään?
Yksinkertaiset mekanismit jokapäiväisessä elämässä ovat hyvin yleisiä. Joten vesihanan avaaminen olisi melko vaikeaa, jos siinä ei olisi pientä kahvaa, joka on melko tehokas vipu. Samaa voidaan sanoa avaimesta, jota käytetään muttereiden tai pulttien löysäämiseen tai kiristämiseen. Mitä pidempi kahva, sitä helpompi toiminta on. Joten työskenneltäessä raskaiden tai suurten muttereiden ja pulttien kanssa monimutkaisten mekanismien korjaamisessa käytetään työstökoneita, autoja, jakoavaimia, joiden kahvojen pituus on enintään yksi metri. Tavallisin ovi on myös yksi kyseisistä laitteista.
Jos yrität avata oven lähellä sen kiinnitystä, se on erittäin vaikeaa. Kuitenkin mitä kauempana saranoista kahva sijaitsee, sitä helpompi ovi on avata. Hyvä esimerkki on seiväshyppy. Sen pituus on noin viisi metriä. Tämän vivun ja oikean ponnistelun avulla urheilija onnistuu lentämään jopa kuuden metrin korkeuteen. Pitkä käsivarsi on noin kolme metriä. Vipuja löytyy myös ihmisen ja eläimen kehon eri osista. Näitä ovat erityisesti leuat, raajat. Kotitalousesimerkkejä vivusta ovat lankaleikkurit, sakset metallin tai paperin leikkaamiseen. Erityyppisissä koneissa on myös suunnittelussa laitteita, jotka mahdollistavat voimanlisäyksen. Esimerkiksi polkimet tai käsijarru polkupyörässä, ompelukoneen kahvat, pianon näppäimet.
Valaisimien monimutkainen käyttö
Yksinkertaisia mekanismeja löytyy useista yhdistelmistä. Yhdistetyt laitteet sisältävät kaksi tai useampia osaa. Sen ei tarvitse olla monimutkainen mekanismi - monia yksinkertaisia laitteita voidaan pitää monimutkaisina. Lihamyllyssä on siis kahva (portti), lihaa työntävä ruuvi ja veitsileikkuri (kiila). Rannekelloissa osoittimia pyöritetään halkaisij altaan erilaisten hammaspyörien avulla, jotka on lukittu toisiinsa. Yksi tunnetuista yhdistetyistä yksinkertaisista mekanismeista on tunkki. Siinä käytetään kauluksen ja ruuvin yhdistelmää.
Johtopäätös
Kuten kävi selväksi, yksinkertaiset mekanismit helpottavat suuresti ihmisen työtä. Ne voivat koostua yhdestä tai useammasta osasta. Samaan aikaan, jopa kahden tai useamman elementin läsnä ollessa, ne voivat pysyä yksinkertaisina, mutta ne voivat myös olla melko monimutkaisia. Erilaiset yksiköt, painokoneet, moottorit sisältävät useita osia. Elementtien joukossa on vipuja, lohkoja, ruuveja, pyörät akseleilla, k altevia tasoja, kiila. Kaikki nämä laitteet toimivat yhdessä. Niiden ansiosta henkilö helpottaa suuresti työtä. Mekaanisen energian siirto laitteen osasta toiseen voidaan tehdä eri tavoin. Ketjuja, hihnoja, hammaspyöriä tai hammaspyöriä pidetään yleisimpinä laitteina, jotka auttavat siirtämään voimaa ja saavat yksittäiset elementit liikkumaan hitaammin tai nopeammin suuntaan tai toiseen. Monimutkaisia ja nopeita laitteita ohjataanyleensä elektronisia laitteita. Sähköanturit näyttävät erikoisasetuksen ansiosta, milloin tietty mekanismi on kytkettävä päälle, ja ne myös valvovat järjestelmän oikeaa ja vakaata toimintaa.
Monet laitteet tulivat ihmisen nykyaikaiseen elämään muinaisista ajoista lähtien. Ihmiset parantavat jatkuvasti monimutkaisia mekanismeja ja laajentavat siten niiden käyttöaluetta. Epäilemättä ihmisen jokapäiväisessä elämässä eri laitteilla on erittäin tärkeä paikka. Paljon ei voida kuvitella ilman yksinkertaisten ja monimutkaisten mekanismien käyttöä. Laitteita käytetään laajasti rakentamisessa, maataloudessa, kaivostoiminnassa ja muilla ihmisen toiminnan aloilla.
