Človek si že od antičnih časov prizadeva olajšati svoje delo. Za to uporablja različne naprave. Kateri so najpreprostejši mehanizmi? Kakšne so vrste teh naprav? Kakšna je razlika med preprostimi in zapletenimi mehanizmi? O tem in še marsičem - kasneje v članku.
Splošne informacije
Preprosti mehanizmi (iz grščine. "stroj, orodje") - naprave, ki dajejo moč. Nekatere od teh naprav so se pojavile že v antiki. Preprosti mehanizmi so lahko samostojne naprave ali elementi bolj zapletenih enot. Glede na vrsto konstrukcije se določi tudi obseg te ali one naprave. Uporaba preprostih mehanizmov močno olajša človeško dejavnost. Takšne naprave povečajo moč. Na primer, zagozd, ki je zaboden v hlodo, ima večjo moč kot udarec v samo vpenjalo. Zato drevo hitro poči v različne smeri. Hkrati udarec v klin pade od zgoraj navzdol, deli hloda pa se razmaknejo na strani. To pomeni, da je v tem primeru tudi preoblikovanje v smeri gibanja.
Preprosti mehanizmi. Primeri
Obstaja več vrst naprav:
Nagnjena ravnina
a) vijak se uporablja v vijakih, kot vrtalnik v odbojnih kladivih, vrtalnikih; lahko služi tudi kot dvižni mehanizem (Arhimedov vijak);
b) klin prispeva k povečanju tlaka s koncentracijo mase na majhnem območju. Uporablja se v krogli, lopati, sulici.
Vzvod je naprava, ki jo je opisal Arhimed. Lahko deluje kot sprožilec, stikalo.
a) vrata se uporabljajo za jermenski prenos in dvig vode iz vodnjaka.
Kolo (ki so ga leta 3000 pred našim štetjem izumili Sumerci) je sestavni del sistema zobnikov, ki se uporabljajo v transportu.
Bat prispeva k uporabi energije segretih ekspanzijskih plinov ali pare. Ta naprava se uporablja v parnih strojih in strelnem orožju.
vrata
Ta naprava je boben (cilinder), na katerega je pritrjen ročaj. Praviloma se je uporabljal kot dvižni mehanizem za dvig vode iz vodnjaka. Povečanje moči, ki se doseže pri uporabi vrat, je določeno z razmerjem med polmerom kroga, po katerem se ročaj premika, in polmerom valja (bobna), na katerega je navita vrv. Vitel spada v sodobno vrsto vrat. Ta naprava je sistem, ki vključuje cilinder in dva zobnika različnih polmerov. Povečanje moči, ki ga na splošno daje vitel, je določeno s kombiniranim delovanjem obeh vrat. Sodobne naprave prinašajo štirideset stokrat zmago.
Nagnjena ravnina
Ta preprost mehanizem se pogosto uporablja tudi pri dvigovanju težkih teles. Povečanje moči je določeno z razmerjem med dolžino naprave in njeno višino, ki je podvržena nizkemu trenju. Pogosto se za ustvarjanje velike sile (na primer za delovanje ledoloma ali za sekanje drv) uporablja vrsta nagnjene ravnine - klin. Njegovo delovanje temelji na dejstvu, da z veliko silo v smeri zadnjice nastanejo velike sile, ki so pravokotne na stranske površine naprave. Druga vrsta nagnjene ravnine je vijak. Tako kot klin je ta naprava sposobna spreminjati smer ali številčno vrednost uporabljene sile.
Preprosti mehanizmi. Ročica
To je togo telo, ki se lahko vrti okoli (fiksne) podpore. Najmanjša razdalja, ki ločuje oporišče in premico, vzdolž katere sila deluje na vzvod, se imenuje rama sile. Če ga želite poiskati, spustite navpičnico iz točke osi na linijo delovanja sile. Dolžina te pravokotnice bo rama. F1 in F2 sta sili, ki delujeta na vzvod. Roci, ki delujeta na napravo, sta L1 in L2. Vzvod je takrat v ravnotežju, ko so sile, ki delujejo nanjo, obratno sorazmerne z rameni. To pravilo je mogoče predstaviti kot formulo: F1 / F2=L1 / L2. To načelo je vzpostavil Arhimed. To pravilo kaže, da lahko veliko silo z vzvodom uravnotežimo z manjšo. Sila, ki deluje na eno ramo, je tolikokrat večja od sile na drugo, kolikor je eno ramo večjedrugič.
Kako ljudje danes uporabljajo pripomočke?
Preprosti mehanizmi v vsakdanjem življenju so zelo pogosti. Torej bi bilo kar težko odpreti vodno pipo, če ne bi imela majhnega ročaja, ki je dokaj učinkovit vzvod. Enako lahko rečemo o ključu, ki se uporablja za popuščanje ali zategovanje matic ali vijakov. Daljši kot je ročaj, lažje bo dejanje. Torej, pri delu s težkimi ali velikimi maticami in vijaki pri popravilu zapletenih mehanizmov se uporabljajo strojna orodja, avtomobili, ključi z ročaji do dolžine enega metra. Najbolj navadna vrata so tudi ena od vrst obravnavanih naprav.
Če poskusite odpreti vrata v bližini njihovega zapirala, bo to zelo težko. Vendar, dlje kot je ročaj od tečajev, lažje je odpreti vrata. Dober primer je skok s palico. Njegova dolžina je približno pet metrov. S pomočjo tega vzvoda in pravilnega napora športniku uspe prileteti do višine do šestih metrov. Dolga roka je približno tri metre. Vzvode najdemo tudi v različnih delih človeškega in živalskega telesa. To so zlasti čeljusti, okončine. Gospodinjski primeri vzvoda so rezalniki žice, škarje za rezanje kovine ali papirja. Stroji različnih vrst imajo v svoji zasnovi tudi naprave, ki omogočajo pridobitev moči. Na primer, stopalke ali ročna zavora na kolesu, ročaji šivalnih strojev, tipke za klavir.
Kompleksna uporaba napeljave
Enostavne mehanizme najdemo v različnih kombinacijah. Kombinirane naprave vključujejo dva ali več delov. Ni nujno, da gre za zapleten mehanizem - številne preproste naprave se lahko štejejo za zapletene. Torej, v mlinčku za meso je ročaj (vrata), vijak, ki potiska meso, in rezalnik za nož (klin). Pri zapestnih urah se kazalci vrtijo s pomočjo sistema zobnikov, ki imajo različne premere in so med seboj povezani. Eden od dobro znanih kombiniranih preprostih mehanizmov je dvigalka. Uporablja kombinacijo ovratnika in vijaka.
Sklep
Kot je postalo jasno, preprosti mehanizmi močno olajšajo delo osebe. Lahko so sestavljeni iz enega ali več delov. Hkrati pa lahko tudi ob prisotnosti dveh ali več elementov ostanejo preprosti, lahko pa so tudi precej zapleteni. Različne enote, tiskarske stroje, motorji vključujejo več delov. Med elementi so vzvodi, bloki, vijaki, kolesa na oseh, nagnjene ravnine, klin. Vse te naprave delujejo skupaj. Zahvaljujoč njim človek močno olajša delo. Prenos mehanske energije z enega dela naprave na drugega se lahko izvede na različne načine. Verige, jermeni, zobniki ali zobniki veljajo za najpogostejše naprave, ki pomagajo pri prenosu sile in poskrbijo, da se posamezni elementi premikajo počasneje ali hitreje, v eno ali drugo smer. Kompleksne in hitre naprave se nadzorujejo kotobičajno elektronske naprave. Električni senzorji zahvaljujoč posebni nastavitvi pokažejo, kdaj je treba vklopiti določen mehanizem, spremljajo pa tudi pravilno in stabilno delovanje sistema.
Veliko naprav je prišlo v sodobno življenje človeka že od antičnih časov. Ljudje nenehno izboljšujejo kompleksne mehanizme in s tem širijo obseg njihove uporabe. Nedvomno v vsakdanjem življenju osebe različne naprave zasedajo zelo pomembno mesto. Veliko si ni mogoče zamisliti brez uporabe preprostih in zapletenih mehanizmov. Naprave se pogosto uporabljajo v gradbeništvu, kmetijstvu, rudarstvu in drugih področjih človeške dejavnosti.
