Bu dersimizde basit mekanizmalara odaklanacağız.

basit mekanizmalar- bunlar, yardımı ile işin yalnızca pahasına yapıldığı cihazlardır. mekanik enerji. Yakıtın yanma enerjisi nedeniyle elektrikle çalışan cihazlarla çevriliyiz (bkz. Şekil 1), ancak bu her zaman böyle olmadı.

Pirinç. 1 Elektrikli Su Isıtıcısı

Önceden, tüm işler, rüzgar veya su akışı (değirmenler) nedeniyle, yani mekanik enerji nedeniyle elle veya hayvanların yardımıyla yapılabiliyordu (bkz. Şekil 2).

Pirinç. 2. Eski basit mekanizmalar

Ve buna yardımcı olurlar, işi kolaylaştırırlar, basit mekanizmalar.

Güçlerimiz sınırlı ve bu bir sorun. Örneğin, bir seferde bir ton tuğlayı bir yerden başka bir yere kaldıramayız. Ancak daha fazla zaman harcayabilir, daha fazla ileri geri gidebilir ve tuğlaları birer birer dörder veya taşıyabileceğimiz kadar taşıyabiliriz. Bir ağaca vidalanması gereken bir vidaya ne dersiniz? Çıplak ellerimizle vidalayamayız. Onu tuğladan tuğladan bir dağ gibi parça parça vidalamak da imkansızdır. Bir mekanizma, bir tornavida kullanmanız gerekir. Bununla birlikte, ağaca en az bir santimetre girmesi için vidayı birkaç tur çevirmeliyiz. Ama elle kıyaslamak çok daha kolay.

Örneğin bir kürek gibi basit bir mekanizma düşünün. Tabii ki, işi kolaylaştırıyor, toprağı onunla kazmak, ellerinizle olduğundan çok daha kolay. Küreği yere sapladık. Bir toprak parçası kaldırmak için tutamağa basmanız gerekir. Kolaylaştırmak için nereye basacaksınız? Deneyimler, sapın ucuna daha yakın bastırmak, yani kuvvet uygulamak gerektiğini göstermektedir (bkz. Şekil 3).

Pirinç. 3. Kuvvet uygulama noktası seçimi

Kürek bıçağına daha yakın bir kuvvet uygulamaya çalışın, bir toprak parçasını kaldırmak çok daha zor olacaktır. Aynı gücü uygulayarak hiçbir şeyi kaldırmayacaksınız. Bu nedenle, kısa saplı kürekler, örneğin kazıcılar küçük bir tuval ile yapılır: kısa saplı hala çok fazla toprak kaldıramazsınız.

Kürek bir kaldıraçtır. Kol, sabit bir dönme eksenine sahip sert bir gövdedir (çoğunlukla bir dayanak noktası veya süspansiyon noktasıdır). Onu dönme ekseni etrafında döndürme eğiliminde olan kuvvetler üzerinde hareket eder. Bir kürekte dönme ekseni, deliğin üst kenarındaki dayanak noktasıdır (bkz. Şekil 4).

Pirinç. 4. Kürek dönme ekseni

Kaldırdığımız bir toprak parçası, bir küreğin bıçağına bir miktar kuvvetle etki eder ve ellerimiz daha az kuvvetle kabzaya etki eder (bkz. Şekil 5).

Pirinç. 5. Kuvvetlerin eylemi

Başka bir örnek düşünün: herkes bir dengeleyiciye bindi (bkz. Şekil 6).

Pirinç. 6. Salıncak dengeleyici

Bu aynı zamanda bir kaldıraçtır: Çocukların yerçekiminin etkisi altında salıncağın etrafında döndüğü sabit bir dönme ekseni vardır.

Karşı koltukta oturan arkadaşınızdan daha ağır basmak, onu kaldırmak için salıncağın en ucuna oturacaksınız. Salıncak desteğine daha yakın oturursanız, ondan daha ağır basamazsınız. O zaman yerinize yetişkin ve ağır birini koymanız gerekir (bkz. Şekil 7).

Pirinç. 7. Uygulanan kuvvet kenardan daha büyük olmalıdır

Böyle bir kuvvet uygulama noktasında, kuvvetin salıncağın kenarına uygulandığı zamandan daha fazla kuvvete ihtiyaç duyulur (bkz. Şekil 8).

Pirinç. 8. Kuvvetlerin uygulanması

Daha önce fark ettiğiniz gibi, kuvvet uyguladığımız dayanak noktasından ne kadar uzaklaşırsak, aynı işi yapmak için o kadar az kuvvet gerekir. Ayrıca, ihtiyaç duyulan kuvvet, kaldıraç kolunun kaç katı daha büyükse, o kadar azdır. manivela- bu, kolun destek veya askı noktasından kuvvet uygulama noktasına kadar olan mesafedir (bkz. Şekil 9).

Pirinç. 9. Kaldıraç ve Güç

Kuvvetler kola dik olarak uygulanacaktır.

Kola etki eden kuvvetin yönü

Dünyayı kaldırmak için kürekle hangi yöne hareket edeceksiniz? Kürek, dayanak noktasının etrafını, yani tutamağa dik olarak saracak şekilde kuvvet uygulayacaksınız (bkz. Şekil 10).

Sap boyunca hareket ederseniz, küreği yerden çekmediğiniz veya daha derine sokmadığınız sürece toprağı kaldırmaz. Kolu belirli bir açıyla bastırırsanız, kuvvet iki kuvvetin toplamı olarak düşünülebilir: tutamağa dik olarak itersiniz ve aynı anda tutamağı iter veya çekersiniz (bkz. Şekil 11).

Pirinç. 11. Kol boyunca kuvvet etkisi

Sadece dikey bileşen kepçeyi döndürür.

Yani bir kaldıracımız ve ona etki eden iki kuvvet var: yükün ağırlığı ve bu yükü kaldırmak için uyguladığımız kuvvet. Kaldıracın kolu ne kadar uzun olursa, kolu dengelemek için o kadar az kuvvete ihtiyaç duyulduğunu bulduk. Ayrıca, kaldıraç kolu kaç kat daha büyükse, kuvvet çok daha azdır. Matematiksel olarak, bu orantı olarak yazılabilir:

Kuvvetlerin dayanak noktasının zıt taraflarına mı yoksa bir tarafına mı uygulandığı önemli değildir. İlk durumda, kaldıraç birinci türden kaldıraç olarak adlandırıldı (bkz. Şekil 12) ve ikincisinde - ikinci türün kolu (bkz. Şekil 13).

Pirinç. 12. Birinci türden kol

Pirinç. 13. İkinci türden kaldıraç

Kürekle çalışmak

Kürenin toprağı kazmamızı nasıl kolaylaştırdığına baktık. Yerde oluşan deliğin kenarına dayanır, bu dönme ekseni olacaktır. Kaldıracın kısa koluna dünyanın ağırlığı uygulanır, kolun uzun koluna elimizle kuvvet uygularız (bkz. Şekil 14).

Pirinç. 14. Küreye kuvvetlerin uygulanması

Ayrıca, kaldıracın omuzları kaç kez farklıysa, bu omuzlara uygulanan kuvvetler de aynı sayıda farklılık gösterir.

Yani, biz toprak parçasını kaldırdık, ama sonra küreği iki elinizle almanız, tamamen kaldırmanız ve toprağı hareket ettirmeniz gerekiyor. İkinci el ile kürek sapını nereden alıyoruz? Kaldıracın prensibini zaten bildiğimizde her şey basittir. Saniye kolu yeni kol desteği olacak. Tekrar güç kazandıracak şekilde konumlandırılmalı, kolu tekrar kısa ve uzun kollara ayırmalıdır. Bu nedenle küreği mümkün olduğunca kürek ağzına yaklaştıracağız. Küreği iki elinizle kenardan tutarak kaldırmaya çalışın - boş bir kürekle bile başaramayabilirsiniz.

Kolun çalışma prensibi çok sık kullanılır. Örneğin, pense birinci türden bir kaldıraçtır (bkz. Şekil 15). Pensenin kollarına bir kuvvetle etki ederiz ve pense bir parça tel, boru veya somuna modülünde 'den çok daha büyük bir kuvvetle etki eder. Pek çok kez daha, kaç kez daha:

Pirinç. 15. Birinci türden bir kaldıraç örneği

Başka bir kol bir konserve açacağıdır, ancak şimdi uygulama noktaları dayanak noktasının bir tarafındadır O. Ve yine tutamağa kuvvet uygularız ve açıcı bıçak, modülde çok daha büyük bir kuvvetle kutunun tenekesine etki eder ( bkz. Şekil 16).

Pirinç. 16. İkinci türden bir kaldıraç örneği

Daha kaç kez? Aynı miktarda, kaç kat daha fazla:

Güç kazancı çok büyük olabilir, sadece kolun uzunluğu ve gücü ile sınırlıyız.

Kolun ne kadar uzun olması gerektiğini hesaplayalım, böylece 50 kg ağırlığındaki kırılgan bir kız, tüm ağırlığıyla kola basarak 1500 kg ağırlığındaki bir arabayı kaldırabilir. Kolun dayanak noktasını, kolun kısa kolu 1 m olacak şekilde yerleştirelim (bkz. Şekil 17).

Pirinç. 17. Problem için çizim

Problem bir kolu açıklamaktadır (bkz. Şekil 18).

Pirinç. 18. Görev 1'in durumu

Güç kazancının kaç kez kaldıraç sağladığını biliyoruz:

Kol desteğinin zıt taraflarına kuvvetler uygulanır, böylece kolun iki kolu uzunluğuna eklenir:

Koşulda belirtilen işlemi matematiksel olarak tanımladık. Bizim durumumuzda, omuza etkiyen kuvvet arabanın ağırlığı, omuza etkiyen kuvvet ise kızın ağırlığıdır.

Şimdi sadece denklemleri çözmek ve cevabı bulmak için kalır.

İlk denklemden omuzu buluyoruz, daha büyük kuvvet daha küçük kaldıraç koluna uygulanır, bu da bunun 1 m'ye eşit kısa kol olduğu anlamına gelir.

Kolun uzunluğu:

Cevap: 31m.

Bir kürek kendini nasıl kazar?

Örnekleri göz önünde bulundurarak, kaldıraca etki eden yerçekimi kuvvetini hesaba katmadık.

Yere sığ bir şekilde bir kürek soktuğumuzu hayal edin. Kürek yeterince ağırsa, küçük bir toprak kütlesini yardımımız olmadan kaldırabilecektir, sapa herhangi bir kuvvet uygulamamıza bile gerek kalmayacaktır. Kürek, kürek sapına etki eden yerçekimi etkisi altında dönme ekseni etrafında dönecektir (bkz. Şekil 19).

Pirinç. 19. Küreği kendi ekseni etrafında döndürmek

Bununla birlikte, çoğu zaman kaldıracın ağırlığı, üzerine etki eden kuvvetlere kıyasla ihmal edilebilir, bu nedenle modelimizde kaldıracın ağırlıksız olduğunu düşünüyoruz.

Bir kız ve bir araba örneğinde, kaldıraç olmadan asla yapamayacağımız bir işi kaldıraç yardımıyla yapabileceğimizi gördük. Arşimet'in bahsettiği gibi, bir kaldıraç yardımıyla Dünya bile hareket ettirilebilirdi (bkz. Şekil 20).

Pirinç. 20. Arşimet Varsayımı

Sorun şu ki, kolu dayanacak hiçbir şey yok, uygun bir dayanak yok. Ve elbette, böyle bir kaldıracın ne kadar hayal edilemez bir uzunlukta olması gerektiğini hayal edin, çünkü Dünya'nın kütlesi 5974 milyar milyar tondur.

Her şey çok iyi çalışıyor: İşi yapmak için gerekli kuvveti neredeyse süresiz olarak azaltabiliriz. Bir yakalama olmalı, aksi takdirde kaldıraçla olanaklarımız sonsuz olurdu. Amaç ne?

Bir kaldıraç kullanarak daha az kuvvet uygularız, ancak aynı zamanda daha büyük bir yer değiştirme yaparız (bkz. Şekil 21).

Pirinç. 21. Hareketli artışlar

Uzattığımız elimize kürek sapını getirdik ama toprağı sadece birkaç santimetre kaldırdık. Arşimet, eğer hala bir dayanak noktası bulsaydı, hayatı boyunca Dünya'yı hareket ettirmek için kolunu çevirecek zamanı olmazdı. Ne kadar az kuvvet uygularsak, o kadar fazla yer değiştirme yaparız. Ve kuvvet ve yer değiştirmenin ürünü, yani iş sabit kalır. Yani, kaldıraç güçte bir kazanç sağlar, ancak harekette bir kayıp verir veya bunun tersi de geçerlidir.

"Ters" olarak kullanılan kollar

Kaldıraç her zaman daha az güçle iş yapmak için kullanılmaz. Bazen daha fazla güç uygulamak anlamına gelse bile, hareket halindeyken kazanmak önemlidir. Balığı çekmesi gereken balıkçı da öyle hareket eder. uzun mesafe. Aynı zamanda, kısa omzuna kuvvet uygulayarak oltayı kaldıraç olarak kullanır (bkz. Şekil 22).

Pirinç. 22. Olta kullanmak

Elimiz de bir kaldıraçtır. Kol kasları kasılır ve kol dirsekte bükülür. Aynı zamanda biraz yük kaldırabilir, iş yapabilir. Aynı zamanda, kaslar ve yükler önkol kemiklerine bir miktar kuvvetle etki eder (bkz. Şekil 23).

Pirinç. 23. Elimiz bir kaldıraçtır

Önkolun dönme ekseni dirsek eklemidir. Tüm kas-iskelet sistemimiz bu tür kaldıraçlardan oluşur. Ve "kaldıraç kolu" terimi, vücudumuzdaki kaldıraçlardan birinin omzuna benzetilerek adlandırılır - kol.

Kaslar, kasılma sırasında, örneğin bir bardak çayı yükseltmemiz gereken yarım metre kadar kısalamayacak şekilde düzenlenmiştir. Hareket halindeyken kazanmanız gerekir, böylece kaslar eklemlere, kolun daha küçük koluna daha yakın bağlanır. Bu durumda daha fazla kuvvet uygulamanız gerekir ancak kaslar için bu bir sorun teşkil etmez.

Kol, işi yapmamızı kolaylaştıran tek basit mekanizma değildir.

Birinci kata çıktığınızda hangi basit mekanizmayı kullanıyorsunuz? Mümkünse pencereye atlayabilir ve odaya tırmanabilirsiniz. Kendimizi eve çok daha güvenli ve daha kolay taşımakla aynı işi yapmaya alışkınız - merdiven çıkmak. Böylece daha büyük bir yol yaparız, ancak kendimize daha az güç uygularız. Uzun, yumuşak bir merdiven yaparsak, tırmanmak daha da kolaylaşacak, neredeyse düz bir yüzeyde yürüyeceğiz, ancak daha uzun bir yol yapmamız gerekecek (bkz. Şekil 24).

Pirinç. 24. Nazik merdiven

Eğik düzlem basit bir mekanizmadır. Ağır bir şeyi kaldırmak değil, yokuş aşağı sürüklemek her zaman daha kolaydır.

Bir baltanın ahşabı nasıl böldüğünü düşünün. Bıçağı sivridir ve tabana daha yakın genişler ve baltanın kaması ahşaba ne kadar derin sürülürse, o kadar geniş dağılır ve sonunda bölünür (bkz. Şekil 25).

Pirinç. 25. Ağaç kesimi

Kamanın çalışma prensibi aşağıdakilerle aynıdır. eğik düzlem. Tahta parçalarını bir santimetre itmek için büyük bir kuvvet uygulamanız gerekir. Kamaya daha az kuvvet uygulamak yeterlidir, ancak ahşabın derinliklerine daha büyük bir hareket yapmak gerekecektir.

Vidalar, eğik bir düzlemle aynı prensipte çalışır. Vidaya daha yakından bakalım: vida boyunca uzanan oluk eğimli bir düzlemdir, sadece vida milinin etrafına sarılır (bkz. Şekil 26).

Pirinç. 26. Vidanın eğik düzlemi

Ayrıca vidayı ihtiyaç duyduğumuz derinliğe zahmetsizce sürüyoruz. Aynı zamanda, her zamanki gibi, hareketi kaybederiz: vidayı birkaç santimetre sürmek için birçok dönüş yapmamız gerekir. Her durumda, ahşabı itip içine bir vida sokmaktan daha iyidir.

Bir vidayı tornavidayla vidaladığımızda işimizi daha da kolaylaştırırız: tornavida bir kaldıraçtır. Bakın: Vidanın tornavidanın ucuna uyguladığı kuvvet, kolun daha küçük koluna uygulanır ve büyük kola kendi elimizle etki ederiz (bkz. Şekil 27).

Pirinç. 27. Tornavida prensibi

Bir tornavidanın sapı, ucundan daha kalındır. Tornavidanın tirbuşon gibi kolları olsaydı, güç kazancı daha da büyük olurdu.

Basit mekanizmaları o kadar sık ​​kullanırız ki farkına bile varmayız. Sıradan bir kapı alalım. Bir kapıdaki basit bir mekanizmanın üç kullanım alanı söyleyebilir misiniz?

Kolun nerede olduğuna dikkat edin. Her zaman menteşelerden uzakta, kapının kenarında bulunur (bkz. Şekil 28).

Pirinç. 28. Kapıdaki kolun yeri

Kapıyı menteşelere yaklaştırarak açmayı veya kapatmayı deneyin, zor olacaktır. Kapı bir kaldıraçtır ve mümkün olduğu kadar az kuvvetle kapıyı açabilmek için bu kuvvetin kolunun mümkün olduğu kadar büyük olması gerekir.

Kolun kendisine bir göz atalım. Çıplak bir aks olsaydı, kapıyı açmak zor olurdu. Kol, kuvvetin uygulandığı kolu arttırır ve biz daha az kuvvet uygulayarak kapıyı açarız (bkz. Şekil 29).

Pirinç. 29. Kapı kolu

Anahtarın şekline bakalım. Neden geniş kafalarla yapıldığına sanırım cevap verebilirsiniz. Ve neden kapının dayandığı menteşeler yan yana değil, kapının kenarlarından yüksekliğin yaklaşık dörtte biri? Bir kürek aldığımızda nasıl aldığımızı hatırlayın - burada aynı prensip. Ayrıca, açılı olarak kesilmiş kilit diline, kapının menteşelere vidalandığı vidalara da dikkat edebilirsiniz (bkz. Şekil 30).

Pirinç. 30. Kapı menteşeleri

Gördüğünüz gibi, basit mekanizmalar, bir kapıdan ve bir baltadan bir vince kadar her türlü cihazın temelini oluşturur. Örneğin, bir dalı eğmek için nereden tutacağımızı seçtiğimizde onları bilinçsizce kullanırız. Doğanın kendisi, bir insanı yaratırken, kas-iskelet sistemimizi veya kama şeklindeki dişlerimizi yaratırken basit mekanizmalar kullandı. Ve dikkat ederseniz, basit mekanizmaların gerçekleştirmeyi nasıl kolaylaştırdığına dair daha birçok örnek göreceksiniz. mekanik iş ve onları daha da etkili bir şekilde kullanabilirsiniz.

Bu dersimizi sonlandırıyor, dikkatiniz için teşekkür ederiz!

bibliyografya

1. Sokolovich Yu.A., Bogdanova GS Fizik: Problem Çözme Örnekleriyle Bir El Kitabı. - 2. baskı, yeniden dağıtım. - X.: Vesta: "Ranok" yayınevi, 2005. - 464 s.
2. Peryshkin A.V. Fizik: Ders Kitabı 7. Sınıf. - E.: 2006. - 192 s.

1. Virtuallab.by().
2. okul.xvatit.com().
3. Lena24.rf ().
4. Fizika.ru ().

Ev ödevi

1. kaldıraç nedir? Bir tanım verin.
2. Hangi kaldıraç örneklerini biliyorsunuz?
3. Küçük olan kolun uzunluğu 5 cm, büyük olanın boyu 30 cm'dir Küçük kola 12 N'luk bir kuvvet etki eder.Kolun dengelenmesi için büyük kola hangi kuvvet uygulanmalıdır?

Gücü dönüştürmeye hizmet eden cihazın en basit mekanizmaları. Bunlar daha karmaşık mekanizmaların unsurlarıdır. En basit mekanizmalardan bazıları eski zamanlarda ortaya çıktı. Altı basit mekanizmayı ayırt etmek gelenekseldir: Tekerlek; Eğik düzlem; kama; Vida; Manivela; Geçit; Engellemek

Tekerlek yuvarlaktır (kural olarak), aks üzerinde serbestçe dönen veya sabit bir disk olup, üzerine yerleştirilen gövdenin kaymak yerine yuvarlanmasına izin verir. Tekerlek, çeşitli mekanizmalarda ve araçlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Kargo taşımacılığı için yaygın olarak kullanılır.

Tekerlek, yükü nispeten düz bir yüzey üzerinde hareket ettirmek için enerji maliyetlerini önemli ölçüde azaltır. Bir tekerlek kullanırken, yapay yol koşullarında kayma sürtünme kuvvetinden önemli ölçüde daha az olan yuvarlanma sürtünme kuvvetine karşı iş yapılır. Tekerlekler sağlam olabilir (örneğin, bir demiryolu vagonunun bir tekerlek çifti) ve oldukça fazla sayıda parçadan oluşabilir, örneğin, bir araba tekerleği bir disk, jant, lastik, bazen bir kamera, montaj cıvataları vb. Otomobil lastiği aşınması neredeyse çözülmüş bir sorundur (düzgün ayarlanmış tekerlek açıları ile). Modern lastikler 1000 km'den fazla yol kat eder. Çözülmemiş bir sorun, uçak tekerleklerinde lastik aşınmasıdır. Sabit bir tekerlek, saatte birkaç yüz kilometre hızla pistin beton yüzeyi ile temas ettiğinde, lastik aşınması muazzamdır.

Temmuz 2001'de, tekerlek için şu ifadeyle yenilikçi bir patent alındı: "malları taşımak için kullanılan yuvarlak bir cihaz." Bu patent, Avustralya patent yasasının kusurunu göstermek isteyen Melbourne'den bir avukat olan John Cao'ya verildi. 2009'da Fransız Michelin şirketi, tekerleği, yayı, amortisörü ve freni çalıştıran yerleşik elektrik motorlarına sahip seri üretim bir Aktif Tekerlek geliştirdi. Böylece bu tekerlekler şu araç sistemlerini gereksiz kılıyor: motor, debriyaj, şanzıman, diferansiyel, tahrik ve kardan milleri. 1959'da Amerikan A. Sfredd, kare tekerlek için bir patent aldı. Karda, kumda, çamurda kolayca yürüdü, çukurları aştı. Korkuların aksine, bu tür tekerleklerdeki araba "gevşemedi" ve 60 km / s'ye kadar bir hız geliştirdi.

Rampalar veya eğik düzlemler, erken dönem taş yapıların, yolların ve su kemerlerinin yapımında yaygın olarak kullanılmıştır. Ayrıca askeri tahkimatlara yapılan saldırı sırasında da kullanıldılar. Eğik düzlemlerle yapılan deneyler, ortaçağ fizikçilerinin (Galileo Galilei gibi) yerçekimi, kütle, ivme vb. ile ilgili doğa yasalarını incelemelerine yardımcı oldu.

Kol, en basit mekanik cihazdır. sağlam(enine çubuk) dayanak noktası etrafında dönüyor. Dayanağın kenarlarındaki enine çubuğun kenarlarına kaldıracın kolları denir. Kol, uzun kolda daha az kuvvetle kısa kolda daha fazla kuvvet elde etmek (veya kısa kolda daha az hareketle uzun kolda daha fazla hareket sağlamak) için kullanılır. Kaldıraç kolunu teorik olarak yeterince uzun yaparak, herhangi bir çaba geliştirilebilir.

En basit mekanizma. Birbirine bağlı ve aynı eksen etrafında dönen iki tekerlekten oluşur. Özünde, bir tür kaldıraçtır. Kapı prensibini kullanan cihazlar: kulplu kuyu kapısı, tornavida, bisiklet. Aynı çaptaki miller üzerinde oturan ağdaki iki dişli sistemi, bir diferansiyel kapısına biraz benzer. Kapı (çevirmek, bükmek, döndürmek için): Basit bir kapı, ortasında kaldıraçlar (vymbovka) vasıtasıyla döndürülen bir mil bulunan ve böylece etrafına bir ip dolanan bir makineden oluşan eski bir mekanizmadır. Bunun yardımıyla kapı çeşitli ağırlıkları hareket ettirir veya kaldırır. Kapı, kollar veya vymbovki tarafından tahrik edilen bir dişlinin dönüşünden aynı anda dönen iki yivli dökme demir şaftlı bir takım tezgahından oluşan karmaşık bir mekanizmadır. Geçici bir kapı, basit gemileri ve diğer ağır yükleri karaya çekmek için kullanılan bir mekanizmadır, dikey olarak yerleştirilmiş ve bu konumda bir halat veya adamlarla bu konumda tutulan, belirli bir mesafeden direklere sabitlenmiş yuvarlak bir ağaç kütüğünden oluşur. yere sürülen yerleşik güdük; aynı kütüğe veya şafta, dönmeye yarayan bir kol takılıdır.

Blok, yükleri kaldırırken ekseni sabitlenen, yükselmeyen veya düşmeyen kuvveti ayarlamanıza izin veren basit bir mekanik cihazdır. Çevresi etrafında yiv bulunan, ekseni etrafında dönen bir tekerlektir. Oluk bir halat, zincir, kayış vb. için tasarlanmıştır. Bloğun ekseni, bir kirişe veya duvara tutturulmuş klipslere yerleştirilir, böyle bir bloğa sabit denir; bu klipslere bir yük bağlıysa ve blok onlarla birlikte hareket edebiliyorsa, böyle bir bloğa hareketli denir. Sabit blok, küçük yükleri kaldırmak veya kuvvet yönünü değiştirmek için kullanılır.

İnsanlar uzun zamandır fiziksel yeteneklerinin sınırlamalarıyla karşı karşıya kaldılar, bu yüzden her zaman bir tür teknik çözümlerle bunu telafi etmeye çalıştılar.

Bu tür ilk çözümlerden biri, kaldıracın icadıydı. Artık, kaldıracın insan tarafından ilk bilinçli kullanımının zamanını ve yerini yaklaşık olarak geri yüklemek bile imkansızdır. Büyük olasılıkla, ilk kaldıraç, insanların yenilebilir kökleri yerden veya bükülmüş taşlardan çıkardığı bir çubuktu. Kaldıraç, dayanak noktası adı verilen sabit bir nokta etrafında serbestçe dönebilen sert bir çubuktur. Bir kaldıracın bir örneği, bir levye, bir yarık çekiç, bir el arabası, bir süpürgedir. Kaldıraç sistemi, insan vücudu eklemlerin dayanak noktası olarak hizmet ettiği.

Kaldıraç, bir kişiye, kaslarının gücü ve vücudunun ağırlığından başka bir kuvvet uygulamadan hareketleri gerçekleştirme yeteneği verdi. Herhangi bir eylemin performansı için harcanan iş miktarı değişmedi: güç artışı hız kaybına dönüştü - ve tam tersi.

Herhangi bir kaldıraçta kuvvetlerin uygulama noktaları, bir yükün uygulama noktası, bir dayanak noktası vardır. Dayanaktan kuvvetin etki çizgisine indirilen dikey boyunca mesafeye kuvvetin omzu denir. Kaldıracın dengede olması için, karşılık gelen kollar üzerindeki kuvvetlerin çarpımlarının eşit olması gerekir.

Dayanak noktasının konumuna, yükün ve eforun uygulanma noktasına bağlı olarak üç tip kaldıraç vardır. Kaldıraçtaki kazanç, kuvvetin uygulama noktasından olan mesafenin, yükün uygulama noktasından dayanak noktasına olan mesafeye oranına eşittir.

"Kiriş" adı verilen birinci türden bir kaldıraçta, destek kuvvetlerin uygulama noktaları arasında bulunur. Dengesi için kuvvetlerin tek yönde olması gerekir. Birinci türden bir kaldıracın güç kazancı birden fazladır.

El arabası adı verilen ikinci türden bir kaldıraçta, desteğin bir tarafına her iki kuvvet de uygulanır, ancak dayanak noktasından kuvvet uygulama noktasına olan mesafe, dayanak noktasından uygulama noktasına olan mesafeden daha büyüktür. yükün. İkinci tür kaldıracın dengesi için kuvvetlerin farklı yönlere yönlendirilmiş olması gerekir. İkinci tür kaldıracın güç kazancı birden fazladır.

Üçüncü tür "cımbız" kolunda, kuvvet uygulama noktası dayanak noktası ile yükün uygulama noktası arasındadır. İçindeki kuvvetin kolu, yükün kolundan daha az olduğu için, içindeki hız kazancı birden büyüktür.

Yerçekimi etkisi altında bir kaldıracın denge teorisi Arşimet tarafından geliştirilmiştir. Kollara çok dikkat etti.

Kaldıraca ek olarak, eski zamanlardan beri insanlar başka basit mekanizmalar kullandılar: eğik bir düzlem, bir blok, bir kapı, bir kama ve bir vida.

Yükleri destek düzleminden ayırmadan bir yüksekliğe taşımak için eğik bir düzlem kullanılır. Eğik düzlemlere örnek olarak merdivenler, yürüyen merdivenler ve rampalar verilebilir. Eğik bir düzlem kullanılarak elde edilen kuvvet kazancı, alınan yolun yükün yükseldiği yüksekliğe oranına eşittir. İlk mesafe her zaman ikinciden daha büyük olduğu için eğik düzlem kuvvette bir kazanç sağlar.

Bir kapı, ortak bir eksen etrafında dönen birbirine bağlı iki tekerlektir. Örneğin bir kuyudan bir kova suyu kaldırmak için kullanılır. Kapı, birinci türden bir kaldıraçtır, bu nedenle hem güç hem de hız açısından bir kazanç sağlayabilir. Yükün ve kuvvetin uygulandığı tekerleklerin yarıçapına bağlıdır.

Blok, çevresi boyunca bir zincir veya halat için tasarlanmış bir oluk bulunan bir tekerlektir. Blok, yükleri kaldırmak için tasarlanmıştır. Tek bir blok sabit bir dingile sahip olabilir (tesviye bloğu) veya hareketli olabilir.

Tesviye bloğu, eksen üzerinde bir dayanak noktası olan birinci türden bir kaldıraçtır. Kuvvet kolu ve yük kolu bloğun yarıçapına eşittir, dolayısıyla güç ve hızdaki kazanç bire eşittir.

Hareketli blokta yük, dayanak noktası ile kuvvet arasında bulunur, bu nedenle bu ikinci türden bir kaldıraçtır. Yük kolu blok yarıçapına, kuvvet kolu çapına eşittir. Hareket eden bir blok için güç kazancı ikidir. Güç kazancını artırmak için eşitleyici ve hareketli bloklar birleştirilebilir.

Taşıma kapasitesini artırmak için tasarlanmış blok ve halat sistemine zincirli vinç denir.

Kama, aslında, çift eğimli bir düzlemdir. Ancak eğik düzlem sabitse ve yük onun boyunca hareket ediyorsa, kama tam tersine yükün uygulandığı yere girer. Bir kama ile elde edilen mukavemet kazancı, uzunluğun daha geniş ucun kalınlığına oranına eşittir. Kama hareketine dik yönde etki eden kama kuvveti, boyuna kuvveti 4-5 kat aşabilir. Kama, yontma ve kesme işlemleri yapan (balta, bıçak, dikiş iğnesi) aletlerde veya ayar elemanı olarak kullanılır. Parçaları sıkıştırmak için kama bağlantıları kullanılır. Ek olarak, kama aktarmaya hizmet eder ileri hareket bir açıda.

Vida, eğik bir düzlemdir, bir silindirin etrafına birçok kez sarılmış bir ipliktir. Eğim yönüne bağlı olarak, iplik sola ve sağa olabilir. Vida ve eşleşen parçadaki dişler eşleşmelidir. Örnekler basit mekanizmalar vida dişlerinin kullanıldığı bir cıvata ve somun, bir mengene, bir krikodur. Bir tür eğik düzlem olarak oyma, güçte bir kazanç sağlar. Kuvvetteki kazanç, kuvvet uygulama noktasının bir devirde kat ettiği mesafenin, yükün vida ekseni boyunca kat ettiği mesafeye oranına eşittir. İki bitişik dönüş arasındaki mesafeye iplik adımı denir.