Stroje jednoduchých histórií, vlastnosti, typy, príklady

Ten Jednoduché stroje Sú to mechanické zariadenia, ktoré menia veľkosť alebo smer sily. Všeobecne sa dajú definovať ako najuznávanejšie zariadenia, ktoré používajú mechanickú výhodu, tiež nazývanú pákový efekt, na zvýšenie sily.

V celej histórii ľudia vyvinuli niekoľko zariadení na uľahčenie práce. Najdôležitejšie sú známe ako šesť typov jednoduchých strojov: páka, koleso a os, kladka, naklonená rovina, klin a skrutka.

Zdroj: John Mills [verejná doména]

Keď sa vypočuje slovo stroj, premýšľate o niečom ako o rýpadloch alebo parnej lokomotíve. Avšak vo vede je stroj čokoľvek, čo zvyšuje silu.

Stroj môže zvýšiť množstvo vyrobenej sily s nákladmi na proporcionálne zníženie vzdialenosti, ktorú zaťaženie vedie. Vzťah medzi vytvorenou silou a aplikovanou silou sa nazýva mechanická výhoda.

Jednoduchý stroj používa jednu aplikovanú silu, ktorá pracuje proti jednej zaťažovacej sile. Ignorujúc straty trenia, práca vykonaná pri zaťažení sa rovná práci vykonanou použitou silou.

[TOC]

Základné bloky

Jednoduché stroje sú všade, dni, ktoré sa používajú na vykonávanie jednoduchých úloh. Používajú sa aj od prvých dní ľudskej existencie.

Jednoduché stroje možno považovať za základné bloky, z ktorých sú všetky najkomplexnejšie stroje, nazývané kompozitné stroje.

V mechanizme bicykla sa používajú napríklad kladky, páky a kolesá. Mechanická výhoda zloženého stroja nie je ničím iným ako výsledkom mechanických výhod jednoduchých strojov, ktoré ho tvoria.

Aj keď sa naďalej považujú za veľmi dôležité v mechanike a aplikovanej vede, moderná mechanika prekročila túto víziu jednoduchých strojov, ako sú elementárne bloky, z ktorých sú všetky stroje zložené.

História

Počiatočné nápady

Okolo tretieho storočia až. C. Myšlienka jednoduchého stroja vznikla, s gréckym filozofom Archimedes, ktorý študoval tieto jednoduché stroje: páka, kladka a skrutky.

Na páke sa objavil princíp mechanickej výhody. Jeho slávny komentár vo vzťahu k páke: „Dajte mi miesto na podporu ma a pohybu Zeme“ vyjadruje jeho pochopenie, že neexistuje žiadny limit pre množstvo zvýšenia sily, ktoré by sa dalo dosiahnuť pomocou mechanickej výhody.

Zadné grécke filozofi definovali päť jednoduchých klasických strojov a mohli vypočítať mechanickú výhodu, ktorú mali.

Napríklad vo vašej práci Mechanika, Herón de Alejandría (10-75 D. C.) Zoznam piatich zariadení, ktoré môžu nastaviť zaťaženie: kladka, koleso a os, páka, skrutky a klin, podrobne opisujúce jeho vypracovanie a použitie.

Znalosť Grékov však bola obmedzená na statiku jednoduchých strojov (rovnováha síl), bez dynamiky, koncepcie práce alebo kompenzácie medzi silou a vzdialenosťou.

Renesančné obdobie

Dynamika mechanických síl, ako sa volali jednoduché stroje mechanickej práce.

Mechanickú výhodu naklonenej roviny bola odvodená flámskym inžinierom Simonom Stevinom v roku 1586. Toto bolo zahrnuté do ďalších jednoduchých strojov.

Môže vám slúžiť: Technologické pobočky

Taliansky vedec Galileo Galilei v roku 1600 vypracoval kompletnú dynamickú teóriu jednoduchých strojov vo svojej práci Mechanicko, kde bola základná matematická podobnosť odhalená ako zosilňovače sily týchto strojov. Bol prvým, ktorý vysvetlil, že jednoduché stroje nevytvárajú energiu, iba ju transformovali.

Leonardo da Vinci objavil klasické pravidlá posuvného trenia na strojoch, ale neboli zverejnené ani zdokumentované na svojich kartách. V roku 1699 Guillaume Amontons znovu objavil tieto pravidlá av roku 1785 ich vyvinula Charles-Augustin de Coulomb.

Charakteristika

Jednoduché stroje sú zariadenia s ľubovoľnými alebo veľmi malými pohyblivými časťami, ktoré uľahčujú prácu. Hlavnou funkciou jednoduchého stroja je zosilnenie sily alebo modifikácia pohybu.

Pohyb a sila

Pohyb a sila v jednoduchom stroji sú neoddeliteľné. Sú vždy v opačnom vzťahu.

Sila produkovaná pákou je väčšia ako použitá sila, ale vytvorený pohyb je nižší ako pohyb, ktorý sa používa. To znamená, že zisk v platnosti je sprevádzaný pohyblivou stratou.

Práca

V mechanike je práca niečo, čo sily robia, keď sa pohybujú v smere, v ktorom konajú. To znamená, že keď sa uplatňuje sila na cestovanie do vzdialenosti, nastane úloha. Toto je matematicky vyjadrené ako: práca = sila × vzdialenosť.

Napríklad na zvýšenie objektu, práca, ktorá prekonáva silu gravitácie, sa musí vykonať, a tak byť schopný posunúť objekt nahor.

Ak chcete zdvihnúť objekt dvakrát ťažký, na nahranie rovnakej vzdialenosti je potrebné dvakrát toľko práce. Na zdvíhanie toho istého objektu by bolo potrebné dvakrát zdvíhať dvojitú prácu.

Tento koncept práce je nevyhnutný na definovanie mechanickej funkcie v jednoduchých strojoch z hľadiska sily a pohybu, zdôraznenie neoddeliteľnosti sily a pohybu.

Mechanická výhoda

Je to vzťah medzi silou, ktorá robí prácu vzhľadom na aplikovanú silu. Preto je to účinnosť zosilnenia sily jednoduchého stroja.

Mechanická výhoda jednoduchých strojov znamená, že na presun objektu môžete použiť menšiu silu, ale musíte sa pohybovať na dlhšiu vzdialenosť.

Mnohokrát sa domnieva, že úloha je náročná, pretože je potrebné využiť veľa sily. Pomocou kompenzácie medzi vzdialenosťou a pevnosťou je možné urobiť, že úloha je oveľa jednoduchšia.

Príkladom je tlačiť ťažký predmet rampe. Je ľahšie tlačiť objekt za rampu, ako ho zdvihnúť do správnej výšky, ale musíte niesť dlhšiu vzdialenosť.

Na čo sú jednoduché stroje pre?

Jednoduché stroje uľahčujú prácu vykonaním jednej alebo viacerých z nasledujúcich funkcií:

- Preneste silu z jedného miesta na druhé.

- Zmeniť smer sily.

- Zvýšiť veľkosť sily.

- Zvýšte vzdialenosť od sily.

Aj keď jednoduché stroje majú mnoho rôznych foriem, prichádzajú v šiestich základných typoch:

- Klin: zariadenie na oddelenie vecí.

- Koleso a os: Používa sa na zníženie trenia a ako multiplikátor sily.

Môže vám slúžiť: polovodiče

- Páka: Pohybuje sa okolo podporného bodu, aby sa zvýšila alebo znížila mechanická výhoda.

- Naklonená rovina: Zdvíha objekty pri nahrávaní sklonu.

- Skrutka: zariadenie, ktoré dokáže zdvíhať alebo udržiavať prvky dohromady.

- Kladka: Zmeňte smer sily.

Zvýšenie použitej sily

Jednoduché stroje pomáhajú ľuďom zvyšovať silu aplikovanú na objekt. Poskytujú mechanickú výhodu, ktorá pomáha pohybovať objektmi.

Ako naznačuje pracovný vzorec, hlavnou výhodou jednoduchých strojov je povoliť rovnaké množstvo práce použitím nižšej sily vo väčšej vzdialenosti.

Napríklad chcete zdvihnúť objekt, ktorý váži 10 kilogramov 2 metre od zeme. Môže sa uplatniť na objekte 10 kg sily vo vzostupnom smere, pre vzdialenosť 2 metre, čím vykonáva 20 Newton práce.

Ak sa použila páka 3 -metrov, umiestnite objekt na jeden koniec a umiestnite pod stĺp.

Koniec páky na zdvihnutie objektu iba 2 metre.

Existuje kompenzácia. Zníženie páky zdvojnásobuje predchádzajúcu vzdialenosť, ale potrebná sila sa zníži na polovicu, pričom robí rovnaké množstvo práce.

Chlapci

Páka

Je to druh prísnej lišty, ktorý má ako svoj podporný bod. Skladá sa z záťaže, ktoré je predmetom, ktorý sa má pohybovať alebo zdvíhať, bod podpora, ktorý je otočením, a úsilia, čo je sila potrebná na presun alebo zdvihnutie zaťaženia.

Pri aplikácii sily na jednom konci páky sa na druhom konci vytvorí hlavná sila. Aplikovaná sila sa zvýši alebo sa zníži v závislosti od vzdialenosti podpory a úsilia zaťaženia.

Koleso

Skladá sa z kolesa pripevneného k menšej osi tak, aby sa tieto dve časti otočili spolu, kde sa jedna sila prenáša z jedného na druhého. Záves podopiera os, čo umožňuje rotáciu.

Uľahčuje úlohu pohybujúcich sa predmetov Touring vzdialenosti. Koleso, ktoré je okrúhly koniec, sa otáča s valcovou osou a spôsobuje pohyb.

Môže tiež zosilniť silu. Malá sila aplikovaná na obvod veľkého kolesa sa môže pohybovať väčšie zaťaženie pripevnené k osi.

Kladka

Je navrhnutý na podporu pohybu a zmeny smeru napätého lana. Lano je valcované okolo kolesa. Keď sa koleso otáča, lano sa pohybuje v ľubovoľnom smere.

Ak je háčik pripojený k lau, rotácia kolesa sa môže použiť na zdvihnutie a spodné predmety, čo uľahčuje prácu.

Sklon

Je to rovný povrch s koncom vyšším ako druhý, používa sa ako podpora na zvýšenie alebo zníženie záťaže. Sa bežne používajú na presun ťažkých zaťažení na zvislé prekážky.

Posunúť objekt nahor v naklonenej rovine vyžaduje menšiu silu ako jeho zdvíhanie priamo, za cenu zvýšenia prejdenej vzdialenosti.

Mechanická výhoda naklonenej roviny sa rovná vzťahu medzi dĺžkou nakloneného povrchu a zakrytou výškou.

Môže vám slúžiť: Slovné prvky

Kolíska

Je to trojuholníkový nástroj. Môže sa použiť na oddelenie dvoch objektov, odstránenie kusov z objektu, zdvihnutie alebo udržiavanie predmetu na mieste.

Pracuje otočením sily aplikovanej na jej Romo koniec v silami kolmých na jej naklonený povrch.

Mechanická výhoda je daná vzťahom medzi dĺžkou sklonu a šírkou.

Skrutka

Je to mechanizmus, ktorý premieňa pohyb rotácie na lineárny pohyb a rotačnú silu (krútiaci moment) na lineárnu silu. Skrutka je skutočne ďalším typom naklonenej roviny.

Jeho najbežnejšia forma pozostáva z valcovej osi s špirálovitými drážkami nazývanými závity pozdĺž vonkajšej strany.

Skrutka prechádza otvorom v inom predmete alebo médiu s závitmi vo vnútri, ktoré sa ochladzujú závitmi skrutky.

Príklady

Páky

Niektoré príklady pák sú dvere dverí, pazúry kladiva na odstránenie nechtov, železných pák, spínačov svetla, otvára topánky a pánty.

Zdroj: Pixabay.com

Kolesá a osi

Stretávajú sa s miestom, kde sa veci otáčajú v kruhu, ako je elektrický ventilátor, motor, otáčajúce dvere, kolotoč a akékoľvek koleso, buď v aute, na skateboarde alebo na bicykli.

Zdroj: Pixabay.com

Kladka

Používajú sa v záclonách a žalúziách na ich posúvanie hore a dole alebo tam a späť.

Môžu nahrať niečo zo zeme, ako vlajka v príspevku. Lano je vyhodené dole, ale vlajka stúpa.

Používajú sa tiež v priemysle na zvyšovanie a znižovanie ťažkých zaťažení, na lodiach na zvýšenie a znižovanie sviečok alebo v žeriavoch, ktoré sa majú použiť v stavebnom zariadení v pohybe v pohybe.

Výťahy tiež používajú kladky na posúvanie vozidla nadol a hore od podlahy na podlahu.

Zdroj: Pixabay.com

Naklonené plány

Používajú sa v parkových parkoch, rampe pre invalidné vozíky a pre ťažké vybavenie medzi a von z zadnej časti nákladných vozidiel.

Modifikované verzie rampy sa nachádzajú na schodoch, mechanických schodoch, peších cestách a dokonca aj v snímkach používaných na opustenie pošty v poštovej schránke, do vlaku, ktorý stúpa po svahu.

Zdroj: pexels.com

Kolíska

Niektoré príklady klinov používaných na oddelenie môžu byť lopata, nôž, sekera, Zapapico, píla, nožnice alebo picahielos.

Kliny môžu tiež držať veci pohromade, rovnako ako v prípade strihu, špendlíkov, cvočkov, klincov alebo zastávok dverí.

Zdroj: Pixabay.com

Skrutka

Niektoré príklady sú vo vŕtaní, veku džbánu, žiarovky, skrutkovacej fľaše fliaš, kohútikov a pier.

Ďalšie použitie skrutky je v zariadení nazývanom skrutkové čerpadlo. Je to obrovský hydraulický stroj na tvare skrutky, ktorý sa zavádza do vody. Pri otáčaní sa vďaka tvaru skrutky voda lezeje cez skrútenú os a stúpa na miesto, kde je to potrebné. Často sa bomby skrutiek používajú na zavlažovanie a v poľnohospodárskom prostredí, ako sú farmy.

Zdroj: Pixabay.com

Odkazy

1. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2019). Jednoduchý stroj. Prevzaté z: v.Wikipedia.orgán.
2. Idaho Public Television (2019). Jednoduché stroje: fakty. Zobraté z: Idahopvv.orgán.
3. Jim Lucas (2018). 6 jednoduchých strojov: Uľahčenie práce. Živá veda. Zobraté z: Livescience.com.
4. Teach Engineering (2019). Inžinierstvo: jednoduché stroje. Zobraté: Teachinengineering.orgán.
5. Pre učiteľov pre študentov (2019). Čo sú to jednoduché stroje? Zobraté: ForachersFortudents.com.Au.
6. Victoria štátna vláda (2019). Jednoduché stroje. Prevzaté z: Vzdelávanie.Vic.Vláda.Au.
7. Vex IQ (2019). Šesť typov jednoduchých strojov. Zobraté z: vexrobotiky.com.