Yksinkertaiset historian koneet, ominaisuudet, tyypit, esimerkit

Se Yksinkertaiset koneet Ne ovat mekaanisia laitteita, jotka muuttavat voiman suuruutta tai suuntaa. Ne voidaan yleensä määritellä lyhyiksi laitteiksi, jotka käyttävät mekaanista etua, jota kutsutaan myös vipuvaikutukseksi, voiman lisäämiseksi.

Koko historian ajan ihmiset ovat kehittäneet useita laitteita työn helpottamiseksi. Tärkein tunnetaan kuuden tyyppinä yksinkertaisia ​​koneita: vipu, pyörä ja akseli, hihnapyörä, kalteva taso, kiila ja ruuvi.

Lähde: John Mills [julkinen alue]

Kun sana kone kuuluu, ajattelet jotain kaivinkoneen tai höyryveturin kaltaista. Tieteessä kone on kuitenkin mitä tahansa, mikä tekee voimasta suuremman.

Kone voi lisätä tuotetun voiman määrää, kun kuormitus kulkee etäisyyden suhteellisen vähenemisen kustannukset. Tuotetun voiman ja käytetyn voiman välistä suhdetta kutsutaan mekaaniseksi etuna.

Yksinkertainen kone käyttää yhtä käytettyä voimaa, joka toimii yhtä kuormavoimaa vastaan. Kitkahäviöiden huomiotta jättämättä.

[TOC]

Peruslohkot

Yksinkertaisia ​​koneita on kaikkialla, päivät, joita käytetään yksinkertaisten tehtävien suorittamiseen. Niitä on käytetty myös ihmisen olemassaolon ensimmäisistä päivistä.

Yksinkertaisia ​​koneita voidaan pitää elementtilohkoina, joista kaikki monimutkaisimmat koneet koostuvat, nimeltään komposiittikoneet.

Esimerkiksi polkupyörän mekanismissa käytetään hihnapyöriä, vipuja ja pyöriä. Yhdistelmäkoneen mekaaninen etu ei ole muuta kuin sen muodostavien yksinkertaisten koneiden mekaanisten etujen tulos.

Vaikka moderni mekaniikka on edelleen erittäin tärkeänä mekaniikassa ja soveltuvissa tieteissä, ne ovat kuitenkin ylittäneet tämän yksinkertaisten koneiden, kuten elementtilohkojen, visio, jonka kaikki koneet koostuvat.

Historia

Alkuperäiset ideat

Noin kolmannen vuosisadan. C. Ajatus yksinkertaisesta koneesta syntyi, kreikkalaisen filosofin Archimedes -ohjelman kanssa, joka tutki seuraavia yksinkertaisia ​​koneita: vipu, hihnapyörä ja ruuvi.

Löydetty vivusta mekaanisen edun periaatteen. Hänen kuuluisa kommenttinsa suhteessa vipuun: "Anna minulle paikka tukea minua ja liikuttaa maata" ilmaisee ymmärryksensä, että voiman lisääntymiselle, joka voitaisiin saavuttaa mekaanisen edun avulla.

Kreikkalaiset takaosan filosofit määrittelivät viisi yksinkertaista klassista konetta ja pystyivät laskemaan heidän mekaanisen edun.

Esimerkiksi työssäsi Mekaniikka, Herón de Alejandría (10-75 d. C.) Luettele viisi laitetta, jotka voivat asettaa kuorman: hihnapyörä, pyörä ja akseli, vipu, ruuvi ja kiila, yksityiskohtaisesti sen kehittäminen ja käyttö.

Kreikkalaisten tuntemus oli kuitenkin rajoitettu yksinkertaisten koneiden staattiseen (voimien saldo), lukuun ottamatta dynamiikkaa, työn käsitettä tai korvausta voiman ja etäisyyden välillä.

Renessanssikausi

Mekaanisten voimien dynamiikka, kuten yksinkertaisia ​​koneita kutsuttiin, alkoivat tutkia uudestisyntymisen aikana, kohdasta, johon taakka voitiin nostaa, voitavan voiman lisäksi, joka lopulta johti uuteen käsitteeseen mekaaninen työ.

Kaltevan tason mekaaninen etu päätti flaamilainen insinööri Simon Stevin vuonna 1586. Tämä sisällytettiin muiden yksinkertaisten koneiden kanssa.

Voi palvella sinua: tekniikan sivukonttorit

Italialainen tutkija Galileo Galilei kehotti vuonna 1600 täydellisen dynaamisen teorian yksinkertaisten koneiden työssään, hänen työssään Mekaniikka, missä taustalla oleva matemaattinen samankaltaisuus paljastettiin näiden koneiden voimavahvistimina. Hän selitti ensimmäisenä, että yksinkertaiset koneet eivät luoneet energiaa, he vain muuttivat sen.

Leonardo da Vinci löysi klassiset liukuvan kitkan säännöt koneissa, mutta niitä ei julkaistu tai dokumentoitu heidän korteissaan. Vuonna 1699 Guillaume Amontons löysi nämä säännöt uudelleen ja vuonna 1785 ne kehitti Charles-Augustin de Coulomb.

Ominaisuudet

Yksinkertaiset koneet ovat laitteita, joissa on tai hyvin vähän liikkuvia osia, jotka helpottavat työtä. Yksinkertaisen koneen päätehtävä on voiman monistaminen tai liikkeen modifiointi.

Liikkuminen ja vahvuus

Liike ja vahvuus yksinkertaisessa koneessa ovat erottamattomia. Ne ovat aina käänteisessä suhteessa.

Vivun tuottama voima on suurempi kuin käytetty voima, mutta tuotettu liike on alhaisempi kuin levitettävä liike. Toisin sanoen voimassa oleva voitto liittyy liikkuva menetys.

Job

Mekaniikassa työ on jotain, joka voimat tekevät, kun he liikkuvat suuntaan, johon he toimivat. Eli kun etäisyyden matkustamiseen kohdistuu voimaa, työ tapahtuu. Tämä ilmaistaan ​​matemaattisesti seuraavasti: työ = vahvuus × etäisyys.

Esimerkiksi esineen nostamiseksi on tehtävä työ, joka ylittää painovoiman voimakkuuden ja siten kykenevän siirtämään esine ylös.

Kohteen nostaminen kahdesti raskas, kaksi kertaa enemmän työtä tarvitaan saman etäisyyden lähettämiseksi. Kaksinkertainen työ tarvitaan myös saman esineen nostamiseksi kahdesti.

Tämä työn käsite on välttämätöntä yksinkertaisten koneiden mekaanisen toiminnan määrittelemiseksi lujuuden ja liikkeen suhteen, mikä korostaa voiman ja liikkeen erottamattomuutta.

Mekaaninen etu

Se on voiman välinen suhde, joka tekee työtä sovelletun voiman suhteen. Siksi se on yksinkertaisen koneen voiman monistumisen tehokkuus.

Yksinkertaisten koneiden mekaaninen etu tarkoittaa, että voit käyttää vähemmän voimaa esineen siirtämiseen, mutta sinun on siirrettävä pidempi etäisyys.

Monta kertaa tuntuu, että tehtävä on vaikea, koska on välttämätöntä käyttää paljon voimaa. Etäisyyden ja voiman välisen kompensointia käyttämällä voidaan tehdä, että tehtävä on paljon helpompi suorittaa.

Esimerkki on työntää raskas esine rampilla. Objektin työntäminen on helpompaa kuin nostaminen oikealle korkeudelle, mutta sinun on kannettava pidempi etäisyys.

Mitkä ovat yksinkertaiset koneet?

Yksinkertaiset koneet helpottavat työtä suorittamalla yksi tai useampi seuraavista toiminnoista:

- Siirrä voima paikasta toiseen.

- Muuta voiman suuntaa.

- Lisää voiman suuruutta.

- Lisää etäisyyttä voimasta.

Vaikka yksinkertaiset koneet ovat monia erilaisia ​​muotoja, niitä on kuusi perustyyppiä:

- Kiila: laite asioiden erottamiseksi.

- Pyörä ja akseli: Käytetään kitkan vähentämiseen ja voimankertoimena.

Voi palvella sinua: puolijohteet

- Vipu: Se liikkuu tukipisteen ympärille mekaanisen edun lisäämiseksi tai vähentämiseksi.

- Kalteva taso: Nosta esineitä lataamalla kaltevuutta.

- Ruuvi: laite, joka voi nostaa tai ylläpitää elementtejä yhdessä.

- Hihnapyörä: Muuta voiman suuntaa.

Lisää sovellettua voimaa

Yksinkertaiset koneet auttavat ihmisiä lisäämään esineeseen kohdistuvaa voimaa. Ne tarjoavat mekaanisen edun esineiden siirtämiseksi.

Kuten työkaava osoittaa, yksinkertaisten koneiden pääetu on sallia sama määrä työtä kohdistamalla pienempi voima suurempaan etäisyyteen.

Haluat esimerkiksi nostaa esineen, joka painaa 10 kiloa 2 metrin päässä maasta. Sitä voidaan käyttää esineellä 10 kg voimaa nousevaan suuntaan 2 metrin etäisyydellä, mikä suorittaa 20 Newtonia.

Jos käytettiin 3 metrin vipua, asettamalla esine toiseen päähän ja asettamalla palkin alle, vain 5 kilogramman voima, vain 5 kiloa.

Vivun loppu esineen nostamiseksi vain 2 metriä.

Siellä on korvausta. Vivun laskeminen kaksinkertaistaa edellisen etäisyyden, mutta tarvittava voima vähenee puoleen, mikä tekee saman määrän työtä.

Kaverit

Vipu

Se on eräänlainen jäykkä palkki, jonka tukipiste on kiinteä fulcro. Se koostuu kuormasta, joka on siirrettävä tai nostaminen, tukipiste, joka on kääntö, ja ponnistelu, joka on kuorman siirtämiseen tai nostamiseen tarvittava voima.

Kun levitetään voimaa vivun toiseen päähän, toiseen päähän luodaan suuri joukko. Sovellettu voima kasvaa tai vähenee kuormituksen tuen ja vaivan etäisyydestä riippuen.

Pyörä- ja akseli

Se koostuu pienemmälle akseliin kiinnitetystä pyörästä siten, että nämä kaksi osaa kääntyvät yhteen, missä yksi voima siirretään yhdestä toiseen. Sarana tukee akselia, mikä mahdollistaa pyörimisen.

Helpottaa etäisyyksien siirtämistä siirtämistä. Pyörä, joka on pyöreä pää, pyörii lieriömäisen akselin kanssa aiheuttaen liikkeen.

Voi myös vahvistaa voimaa. Pieni joukko suuren pyörän kehälle kohdistuva voima voi siirtää suuremman akseliin kiinnitetyn kuorman.

Talja

On suunniteltu tukemaan kireän köyden liikettä ja suuntaa. Köysi rullataan pyörän ympärille. Pyörän pyöriessä köysi liikkuu mihin tahansa suuntaan.

Jos koukku on kytketty köyteen, pyörän kiertoa voidaan käyttää nostamaan ja alentamaan esineitä, helpottamalla työtä.

Kalteva taso

Se on litteä pinta, jonka pää on korkeampi kuin toinen, jota käytetään tukena kuorman nostamiseksi tai alentamiseksi. Niitä käytetään laajasti raskaiden kuormien siirtämiseen pystysuuntaisilla esteillä.

Siirrä esine kaltevalle tasolle vaatii vähemmän voimaa kuin sen nostaminen suoraan, kuluneen matkan nousun kustannuksella.

Kaltevan tason mekaaninen etu on yhtä suuri kuin kallistetun pinnan pituuden ja peitetyn korkeuden välinen suhde.

Voi palvella sinua: sanaelementit

Kehto

Se on kolmionmuotoinen työkalu. Sitä voidaan käyttää kahden esineen erottamiseen, poistoa objektista, nosta tai ylläpitää esine paikallaan.

Toimii kääntämällä voiman, jota kohdistetaan Romo -päähänsä voimissa, jotka ovat kohtisuorassa kaltevaan pintaansa asti.

Mekaaninen etu annetaan kaltevuuden pituuden ja leveyden välisellä suhteella.

Ruuvi

Se on mekanismi, joka muuntaa kiertoliikkeen lineaariseksi liikkeeksi ja pyörimisvoimaan (vääntömomentti) lineaariseksi voimaksi. Ruuvi on todella toinen tyyppinen kalteva taso.

Sen yleisin muoto koostuu lieriömäisestä akselista, jossa on kierteiset urat, joita kutsutaan langat ulkopuolelle.

Ruuvi kulkee toisen esineen tai väliaineen reiän läpi, kierteillä, jotka jäähtyvät ruuvin kierteillä.

Esimerkit

Vivut

Joitakin esimerkkejä vipuista ovat ovien ovet, vasaran kynnet kynsien, rautavipujen, valokytkimien, avaa saapikkaiden ja saranojen poistamiseksi.

Lähde: Pixabay.com

Pyörät ja akselit

Ne tapaavat, missä asiat kääntyvät ympyrään, kuten sähköpuhallin, moottorin, pyörivän oven, karusellin ja minkä tahansa pyörän, joko autossa, rullalaudalla tai polkupyörällä.

Lähde: Pixabay.com

Hihnapyörät

Niitä käytetään verhoissa ja kaihtimissa siirtääkseen niitä ylös ja alas tai edestakaisin.

He voivat ladata jotain maasta, kuten lippu pylväässä. Köysi heitetään alas, mutta lippu nousee.

Niitä käytetään myös teollisuudessa nostamaan ja alentamaan raskaita kuormia, aluksia kynttilöiden nostamiseksi ja laskemiseksi tai nostureissa, joita käytetään liikkeessä liikkuvissa rakennuslaitteissa.

Hissit käyttävät myös hihnapyöriä auton siirtämiseen alas ja ylös lattiasta lattialle.

Lähde: Pixabay.com

Kaltevat suunnitelmat

Niitä käytetään skootteripuistoissa, pyörätuolirampissa ja raskaita varusteita kuorma -autojen välistä ja takaosasta.

Rampin muokattuja versioita löytyy portaista, mekaanisista portaista, kävelyreitteistä ja jopa liukuista, joita käytetään postin jättämiseen postilaatikkoon, junaan, joka nousee rinteessä.

Lähde: Pexels.com

Kehto

Joitakin esimerkkejä erottamisesta käytetyistä kiiloista voivat olla lapio, veitsi, kirves, zapapico, saha, sakset tai picahielos.

Kiilat voivat myös pitää asiat yhdessä, kuten niitti, nastat, nastat, kynsi tai ovipysäkit.

Lähde: Pixabay.com

Ruuvi

Joitakin esimerkkejä on porassa, kannan kansi, lamppu, pultti, pullot, hanat ja kynät.

Ruuvin toinen käyttö on laitteessa, nimeltään ruuvipumppu. Se on valtava ruuvi -muotoinen hydraulinen kone, joka viedään veteen. Kun kääntyy ruuvin muodon ansiosta, vesi kiipeä kierretyn akselin läpi, nousee sinne, missä sitä tarvitaan. Ruuvipommeja käytetään usein kasteluun ja maatalousympäristöihin, kuten tilat.

Lähde: Pixabay.com

Viitteet

1. Wikipedia, ilmainen tietosanakirja (2019). Yksinkertainen kone. Otettu: sisään.Wikipedia.org.
2. Idaho -julkinen televisio (2019). Yksinkertaiset koneet: tosiasiat. Otettu: Idahopvv.org.
3. Jim Lucas (2018). 6 Yksinkertaista konetta: Työn helpottaminen. Live -tiede. Otettu: LivesCience.com.
4. Teach Engineering (2019). Tekniikka: Yksinkertaiset koneet. Otettu: TeachEngineering.org.
5. Opettajille opiskelijoille (2019). Mitkä ovat yksinkertaiset koneet? Otettu: FordeachersFortsts.com.Au.
6. Victorian osavaltion hallitus (2019). Yksinkertaiset koneet. Otettu: Koulutus.Tohtori.Hallitus.Au.
7. Vex IQ (2019). Kuusi tyyppiä yksinkertaisia ​​koneita. Otettu: Vexrobotics.com.