Az ember ősidők óta igyekszik megkönnyíteni a munkáját. Ehhez különféle eszközöket használ. Melyek a legegyszerűbb mechanizmusok? Milyen típusúak ezek az eszközök? Mi a különbség az egyszerű és összetett mechanizmusok között? Erről és még sok másról – a cikk későbbi részében.
Általános információ
Egyszerű mechanizmusok (görögül. "gép, szerszám") - eszközök, amelyek növelik az erőt. Ezen eszközök egy része az ókorban jelent meg. Az egyszerű mechanizmusok lehetnek független eszközök vagy összetettebb egységek elemei. A szerkezet típusától függően ennek vagy annak az eszköznek a hatóköre is meghatározásra kerül. Az egyszerű mechanizmusok alkalmazása nagyban megkönnyíti az emberi tevékenységet. Az ilyen eszközök növelik az erőt. Például egy rönkbe ütött éknek nagyobb az ereje, mint magának a szerelvénynek az ütése. Ezért a fa gyorsan különböző irányokba tör. Ugyanakkor az éket érő ütés felülről lefelé esik, és a rönk egyes részei oldalra mozdulnak el. Vagyis ebben az esetben a mozgás irányában is van átalakulás.
Egyszerű mechanizmusok. Példák
Többféle lámpatest létezik:
Dőlt sík
a) a csavart csavaroknál használják, mint a fúrót az emelőkalapácsoknál, fúróknál; emelőszerkezetként is szolgálhat (Archimédes csavar);
b) az ék a tömeg kis területre koncentrálásával hozzájárul a nyomás növekedéséhez. Használt golyóban, lapátban, lándzsában.
A kar Arkhimédész által leírt eszköz. Működhet triggerként, kapcsolóként.
a) a kapu szalagos átvitelre és a kútból való víz kiemelésére szolgál.
A kerék (i.e. 3000-ben találták fel a sumérok által) a közlekedésben használt hajtóműrendszer szerves része.
A dugattyú hozzájárul a felhevített táguló gázok vagy gőz energiájának felhasználásához. Ezt az eszközt gőzgépekben és lőfegyverekben használják.
Kapu
Ez az eszköz egy dob (henger), amelyhez a fogantyú csatlakozik. Általában emelőszerkezetként használták a kútból való víz emelésére. A kapu használatakor elért szilárdságnövekedést annak a körnek a sugarának aránya határozza meg, amely mentén a fogantyú mozog, és a henger (dob) sugarának aránya, amelyre a kötél fel van tekerve. A csörlő a modern kaputípushoz tartozik. Ez a szerelvény egy olyan rendszer, amely egy hengert és két különböző sugarú fogaskereket tartalmaz. Az erőnövekedést, amely általában a csörlőt adja, a két kapu együttes működése határozza meg. A modern eszközök negyvenszázszoros győzelmet adnak.
Dőlt sík
Ezt az egyszerű mechanizmust gyakran használják nehéz testek emelésekor is. Az erőnövekedést magának az eszköznek a hosszának és magasságának aránya határozza meg, alacsony súrlódás mellett. Gyakran nagy erő létrehozásához (például jégtörő működtetéséhez vagy tűzifa aprításához) egy ferde síkot használnak - éket. Működése azon alapul, hogy a tompa irányú nagy erővel nagy erők jönnek létre, amelyek merőlegesek a készülék oldalfelületeire. A ferde sík másik típusa a csavar. Csakúgy, mint egy ék, ez az eszköz is képes megváltoztatni a kifejtett erő irányát vagy számértékét.
Egyszerű mechanizmusok. Kar
Ez egy merev test, amely képes egy (rögzített) támasz körül forogni. A legkisebb távolságot, amely elválasztja a támaszpontot és azt az egyenest, amely mentén az erő a kart hat, az erő vállának nevezzük. Ennek megtalálásához le kell engedni a merőlegest a támaszponttól az erő hatásvonaláig. Ennek a merőlegesnek a hossza a váll lesz. Az F1 és F2 a kart ható erők. A készülékre ható karok L1 és L2. Ekkor a kar akkor van egyensúlyban, amikor a rá ható erők fordítottan arányosak a vállokkal. Ez a szabály egy képlet formájában ábrázolható: F1 / F2=L1 / L2. Ezt az elvet Arkhimédész határozta meg. Ez a szabály azt mutatja, hogy egy nagy erő karral kiegyenlíthető egy kisebb erővel. Az egyik vállra kifejtett erő annyiszor nagyobb, mint a másik vállra kifejtett erő, ahányszor nagyobb az egyik vállmásodik.
Hogyan használják ma az emberek a modulokat?
Az egyszerű mechanizmusok a mindennapi életben nagyon gyakoriak. Tehát elég nehéz lenne kinyitni a vízcsapot, ha nem lenne kis fogantyúja, ami elég hatékony kar. Ugyanez mondható el a csavarkulcsról is, amely az anyák vagy csavarok meglazítására vagy meghúzására szolgál. Minél hosszabb a fogantyú, annál könnyebb lesz a művelet. Tehát nehéz vagy nagy anyákkal és csavarokkal végzett munka során összetett mechanizmusok javítása során szerszámgépeket, autókat, akár egy méter hosszú fogantyús kulcsokat használnak. A leghétköznapibb ajtó is a kérdéses készülékek egyike.
Ha megpróbálja kinyitni az ajtót a rögzítés közelében, az nagyon nehéz lesz. Azonban minél távolabb van a zsanéroktól a kilincs, annál könnyebben nyitható az ajtó. Jó példa erre a rúdugrás. A hossza körülbelül öt méter. Ennek a karnak és a megfelelő erőfeszítésnek köszönhetően a sportoló akár hat méter magasra is képes repülni. A hosszú kar körülbelül három méter. A karok az emberi és az állati test különböző részein is megtalálhatók. Ezek különösen az állkapcsok, a végtagok. A kar háztartási példái a huzalvágók, a fém vagy papír vágására szolgáló olló. A különféle típusú gépek kialakításában olyan eszközök is vannak, amelyek lehetővé teszik az erő növelését. Például pedálok vagy kézifék kerékpáron, varrógép fogantyúi, zongorabillentyűk.
A lámpatestek komplex alkalmazása
Az egyszerű mechanizmusok különféle kombinációkban találhatók. A kombinált eszközök két vagy több részből állnak. Nem kell bonyolult mechanizmusnak lennie – sok egyszerű eszköz összetettnek tekinthető. Tehát a húsdarálóban van egy fogantyú (kapu), a húst toló csavar és egy késes vágó (ék). A karórákban a mutatókat különböző átmérőjű és egymással összekapcsolt fogaskerekek rendszere forgatja. Az egyik jól ismert kombinált egyszerű mechanizmus az emelő. A gallér és a csavar kombinációját használja.
Következtetés
Mint világossá vált, az egyszerű mechanizmusok nagyban megkönnyítik az ember munkáját. Egy vagy több részből állhatnak. Ugyanakkor még két vagy több elem jelenlétében is egyszerűek maradhatnak, de lehetnek meglehetősen összetettek is. A különféle egységek, nyomdák, motorok több alkatrészt tartalmaznak. Az elemek között vannak karok, blokkok, csavarok, kerekek a tengelyeken, ferde síkok, ék. Mindezek az eszközök együtt működnek. Nekik köszönhetően az ember nagyban megkönnyíti a munkát. A mechanikai energia átvitele a készülék egyik részéből a másikba különböző módon történhet. A láncok, szíjak, fogaskerekek vagy fogaskerekek a leggyakoribb eszközök, amelyek elősegítik az erőátvitelt, és az egyes elemek lassabban vagy gyorsabban mozognak egyik vagy másik irányba. Az összetett és nagy sebességű eszközök vezérlése aáltalában elektronikus eszközök. Az elektromos szenzorok egy speciális beállításnak köszönhetően megmutatják, hogy mikor kell bekapcsolni egy bizonyos mechanizmust, emellett figyelik a rendszer helyes és stabil működését is.
Sok eszköz az ősidők óta került az ember modern életébe. Az emberek folyamatosan fejlesztik az összetett mechanizmusokat, bővítve ezzel azok alkalmazási körét. Kétségtelen, hogy az ember mindennapi életében a különféle eszközök nagyon fontos helyet foglalnak el. Sok minden elképzelhetetlen egyszerű és összetett mechanizmusok alkalmazása nélkül. Az eszközöket széles körben használják az építőiparban, a mezőgazdaságban, a bányászatban és az emberi tevékenység egyéb területein.
