Preprosti zgodovinski stroji, značilnosti, vrste, primeri

The Preprosti stroji So mehanske naprave, ki spreminjajo velikost ali smer sile. Na splošno jih je mogoče opredeliti kot najbolj kratke naprave, ki uporabljajo mehansko prednost, imenovane tudi vzvod, da povečajo silo.

V zgodovini so ljudje razvili več naprav za olajšanje dela. Najpomembnejše so znane kot šest vrst preprostih strojev: ročica, kolo in os, jermenica, nagnjena ravnina, klin in vijak.

Vir: John Mills [javna domena]

Ko se sliši Word Machine, razmišljate o nečem, kot je bager ali parna lokomotiva. Vendar je v znanosti stroj vse, kar naredi silo večje.

Stroj lahko poveča količino proizvedene sile s stroški sorazmernega zmanjšanja razdalje, ki jo deluje. Razmerje med proizvedeno silo in uporabljeno silo imenujemo mehanska prednost.

Preprost stroj uporablja eno uporabno silo, ki deluje proti eni sami obremenitveni sili. Če zanemarimo izgube trenja, je delo, opravljeno v obremenitvi, enako delu, ki ga opravi uporabljena sila.

[TOC]

Osnovni bloki

Preprosti stroji so povsod, dnevi, ki se uporabljajo za opravljanje preprostih nalog. Uporabljajo se tudi že od prvih dni človeškega obstoja.

Preprosti stroji se lahko štejejo za osnovne bloke, ki so sestavljeni vsi najbolj zapleteni stroji, imenovani sestavljeni stroji.

V mehanizmu kolesa se uporabljajo na primer škripci, ročice in kolesa. Mehanska prednost sestavljenega stroja ni nič drugega kot rezultat mehanskih prednosti preprostih strojev, ki ga sestavljajo.

Kljub temu, da še vedno veljajo za zelo pomembne v mehaniki in uporabnih znanosti.

Zgodovina

Začetne ideje

Približno tretje stoletje do. C. Ideja o preprostem stroju je nastala z grškim filozofom Archimedes, ki je preučeval naslednje preproste stroje: ročica, jermenica in vijak.

Na ročici odkrili načelo mehanske prednosti. Njegov znani komentar v zvezi z ročico: "Daj mi mesto, da me podprem in premaknemo zemljo" izraža svoje razumevanje, da ni omejitev za količino povečanja sile, ki bi ga bilo mogoče doseči z uporabo mehanske prednosti.

Zadnji grški filozofi so definirali pet preprostih klasičnih strojev in lahko izračunali mehansko prednost, ki so jo imeli.

Na primer pri vašem delu Mehanika, Herón de alejandría (10-75 d. C.) Naštejte pet naprav, ki lahko nastavite obremenitev: jermenica, kolo in os, ročica, vijak in klin, ki podrobno opisujejo njegovo izdelavo in uporabo.

Vendar je bilo znanje Grkov omejeno na statiko preprostih strojev (ravnovesja sil), ne vključno z dinamiko, konceptom dela ali nadomestila med silo in razdaljo.

Obdobje renesanse

Dinamika mehanskih sil, kot so se imenovali preprosti stroji, se je začela učiti med ponovnim rojstvom, z vidika do mesta, kjer je bilo mogoče odpraviti breme, poleg sile, ki bi jih bilo mogoče uporabiti, kar je končno privedlo do novega koncepta mehanskega dela.

Mehansko prednost nagnjene ravnine je leta 1586 ugotovil flamski inženir Simon Stevin. To je bilo vključeno z drugimi preprostimi stroji.

Vam lahko služi: veje tehnologije

Italijanski znanstvenik Galileo Galilei je leta 1600 v svojem delu razlagal popolno dinamično teorijo preprostih strojev Mechaniche, kjer je bila razkrita osnovna matematična podobnost kot ojačevalniki sil teh strojev. Prvi je razložil, da preprosti stroji niso ustvarili energije, ampak so jo samo preoblikovali.

Leonardo da Vinci je odkril klasična pravila drsnega trenja na strojih, vendar v svojih karticah niso bili objavljeni ali dokumentirani. Leta 1699 je Guillaume Amontons ponovno odkril ta pravila in leta 1785 jih je razvil Charles-Augustin de Coulomb.

Značilnosti

Preprosti stroji so naprave s katerim koli ali zelo malo gibljivimi deli, kar olajša delo. Glavna funkcija preprostega stroja je ojačanje sile ali sprememba gibanja.

Gibanje in moč

Gibanje in moč v preprostem stroju sta nerazdružljiva. Vedno so v obratni zvezi.

Sila, ki jo proizvaja ročica, je večja od uporabljene sile, vendar je proizvedeno gibanje nižje od gibanja, ki velja. To pomeni, da dobiček v veljavi spremlja gibalna izguba.

Delo

V mehaniki je delo nekaj, kar sile opravljajo, ko se premikajo v smeri, v katero delujejo. Se pravi, ko se sila uporabi za potovanje na daljavo, pride do dela. To je izraženo matematično kot: delo = moč × razdalja.

Na primer, za dvig predmeta je treba opraviti delo, ki premaguje moč gravitacije in s tem možnost premakniti objekt navzgor.

Da bi objekt dvakrat težki, je potrebno dvakrat več dela za nalaganje iste razdalje. Za dvakrat bi bilo potrebno dvojno delo.

Ta koncept dela je bistven za opredelitev mehanske funkcije v preprostih strojih glede na moč in gibanje, ki poudarja neločljivost sile in gibanja.

Mehanska prednost

To je odnos med silo, ki opravi delo glede na uporabljeno silo. Zato gre za učinkovitost ojačanja sile preprostega stroja.

Mehanska prednost preprostih strojev pomeni, da lahko za premikanje predmeta uporabite manj moči, vendar morate premikati daljšo razdaljo.

Velikokrat se zdi, da je naloga težka, ker je treba uporabiti veliko moči. Z nadomestilo med razdaljo in močjo je mogoče storiti, da je naloga veliko lažja za dokončanje.

Primer je, da težek predmet potisnete s klančino. Objekt je lažje potisniti s klančino, kot da ga dvignete na pravo višino, vendar morate nositi daljšo razdaljo.

Za kaj so preprosti stroji?

Preprosti stroji olajšajo delo z opravljanjem ene ali več naslednjih funkcij:

- Prenesite silo iz enega kraja v drugega.

- Spremenite smer sile.

- Povečati velikost sile.

- Povečajte razdaljo od sile.

Čeprav preprosti stroji imajo veliko različnih oblik, so na voljo v šestih osnovnih vrstah:

- Klin: naprava za ločevanje stvari.

- Kolesa in os: Uporablja se za zmanjšanje trenja in kot multiplikator sile.

Vam lahko služi: polprevodniki

- ROVE: premika se okoli podporne točke, da poveča ali zmanjša mehansko prednost.

- Nagnjena ravnina: pri nalaganju naklona dvigne predmete.

- Vijak: naprava, ki lahko dvigne ali vzdržuje elemente.

- Jermenica: spremenite smer sile.

Povečanje uporabne sile

Preprosti stroji pomagajo ljudem povečati silo, ki se uporablja za predmet. Zagotavljajo mehansko prednost za premikanje predmetov.

Kot kaže delovna formula, je glavna prednost preprostih strojev omogočiti enako količino dela z uporabo nižje količine sile na večji razdalji.

Na primer, želite dvigniti predmet, ki tehta 10 kilogramov 2 metra od tal. Lahko ga izvaja na predmetu 10 kg sile v naraščajoči smeri, na razdalji 2 metra, s čimer opravi 20 Newton dela.

Če je bila uporabljena 3 -metrska ročica, postavitev predmeta na enem koncu in pod palico postavite silo le 5 kilogramov.

Vendar konec ročice dvignete samo 2 metra.

Obstaja nadomestilo. Znižanje ročice podvoji prejšnjo razdaljo, vendar se potrebna sila zmanjša na polovico, pri čemer opravi enako količino dela.

Fantje

Vzvod

To je nekakšna toga vrstica, ki ima kot svojo podporno točko fiksno fulcro. Sestavljen je iz obremenitve, ki je predmet premikanja ali dviga, točka podpore, ki je vrtenje, in trud, ki je sila, potrebna za premikanje ali dvig obremenitve.

Pri uporabi sile na enem koncu ročice se na drugem koncu ustvari velika sila. Uporabljena sila se bo povečala ali zmanjšala, odvisno od razdalje podpore in truda.

Kolesa in os

Sestavljen je iz kolesa, pritrjenega na manjšo osi, tako da se ta dva dela obrneta skupaj, kjer se ena sila prenaša iz enega v drugega. Tečaj podpira os, kar omogoča vrtenje.

Olajša delo premikanja predmetov, ki turneje poganjajo razdalje. Kolo, ki je okrogel konec, se vrti s cilindrično osi, kar povzroči gibanje.

Lahko tudi ojača silo. Majhna sila, nanesena na obod velikega kolesa, lahko premakne večjo obremenitev, pritrjeno na osi.

Škripec

Je zasnovan tako, da podpira gibanje in spremembo smeri napete vrvi. Vrv se valja okoli kolesa. Ko se kolo vrti, se vrv premika v katero koli smer.

Če je kavelj povezan z vrvjo, lahko vrtenje koles uporabite za dvigovanje in znižanje predmetov, kar olajša delo.

Nagnjena ravnina

Je ravna površina, s koncem, višjim od drugega, ki se uporablja kot nosilca za dvig ali znižanje obremenitve. Široko se uporabljajo za premikanje težkih tovorov na navpičnih ovirah.

Premaknite predmet na nagnjeni ravnini zahteva manj moči kot neposredno dvig, na ceno povečanja prevožene razdalje.

Mehanska prednost nagnjene ravnine je enaka razmerja med dolžino nagnjene površine in višino.

Vam lahko služi: besedni elementi

Zibelka

To je trikotno orodje. Uporablja se lahko za ločevanje dveh predmetov, odstranjevanje kosov iz predmeta, dvig ali vzdrževanje predmeta na mestu.

Deluje tako, da silo, ki se uporablja za njen romo konec, v silah, pravokotnih na svojo nagnjeno površino.

Mehanska prednost je podana s povezavo med dolžino naklona in širino.

Vijak

To je mehanizem, ki pretvori vrtenje gibanja v linearno gibanje in vrtilno silo (navor) v linearno silo. Vijak je res druga vrsta nagnjene ravnine.

Njegova najpogostejša oblika je sestavljena iz cilindrične osi s spiralnimi utori, imenovanimi niti vzdolž zunaj.

Vijak prehaja skozi luknjo v drugem predmetu ali mediju z nitmi v notranjosti, ki se hladijo z vijačnimi navoji.

Primeri

Ročice

Nekaj ​​primerov ročic so vrata vrat, kremplji kladiva za odstranjevanje nohtov, železnih ročic, svetlobnih stikal, odpirajo čevlje in tečaje.

Vir: Pixabay.com

Kolesa in osi

Srečajo se tam, kjer se stvari obrnejo v krog, kot so električni ventilator, motor, vrteče se vrata, vrtiljak in katero koli kolo, bodisi v avtomobilu, na rolki ali na kolesu.

Vir: Pixabay.com

Jermenice

Uporabljajo se v zavesah in žaluziji, da jih premikajo navzgor in navzdol ali naprej in nazaj.

Nekaj ​​lahko naložijo s tal, kot zastavo v objavi. Vrv je vržena, a zastava se dvigne.

Uporabljajo se tudi v industriji za dvigovanje in znižanje težkih obremenitev, na ladjah za dvigovanje in spuščanje sveč ali v žerjavih, ki jih je treba uporabiti v gradbeni opremi v gibanju v gibanju v gibanju.

Dvigala uporabljajo tudi škripce za premikanje avtomobila navzdol in navzgor od tal v tla.

Vir: Pixabay.com

Nagnjeni načrti

Uporabljajo se v parkih za skuter, rampe za invalidske vozičke in za težko opremo med in iz zadaj tovornjakov.

Spremenjene različice rampe najdemo na stopnicah, mehanskih stopnicah, sprehajalnih poteh in celo na diapozitivih, ki se uporabljajo za puščanje pošte v nabiralniku, do vlaka, ki gre po naklonu.

Vir: Pexels.com

Zibelka

Nekaj ​​primerov klinov, ki se uporabljajo za ločevanje, so lahko lopata, nož, sekira, zapapico, žaga, škarje ali picahielos.

Klini lahko stvari držijo tudi skupaj, kot v primeru sponka, zatičev, čepkov, nohtov ali postankov vrat.

Vir: Pixabay.com

Vijak

Nekaj ​​primerov je v vrtalnici, pokrovček, žarnica, vijak, stekleničke, pipe in pisala.

Druga uporaba vijaka je v napravi, imenovani vijačna črpalka. To je ogromen hidravlični stroj v obliki vijaka, ki se vnese v vodo. Ko se obračate, se zahvaljujoč obliki vijaka voda vzpenja po zasukani osi in se dviga do mesta, kjer je potrebna. Pogosto se vijačne bombe uporabljajo za namakanje in v kmetijskih okoljih, kot so kmetije.

Vir: Pixabay.com

Reference

1. Wikipedia, brezplačna enciklopedija (2019). Preprost stroj. Vzeto od: v.Wikipedija.org.
2. Javna televizija Idaho (2019). Preprosti stroji: dejstva. Vzet od: Idahopvv.org.
3. Jim Lucas (2018). 6 preprostih strojev: olajšanje dela. Znanost v živo. Vzet iz: Livescience.com.
4. Teach Engineering (2019). Inženiring: preprosti stroji. Vzeto od: TeachEngineering.org.
5. Za učitelje za učence (2019). Kaj so preprosti stroji? Vzeto od: FortHeachersformes.com.Au.
6. Državna vlada Victoria (2019). Preprosti stroji. Vzeto iz: izobraževanje.Vic.Gov.Au.
7. Vex IQ (2019). Šest vrst preprostih strojev. Vzeto iz: Vexrobotics.com.