Eenvoudige geschiedenismachines, kenmerken, typen, voorbeelden

De Simpele machines Het zijn mechanische apparaten die de grootte of richting van een kracht veranderen. Ze kunnen in het algemeen worden gedefinieerd als de kortste apparaten die een mechanisch voordeel gebruiken, ook wel leverage genoemd, om een ​​kracht te vergroten.

Door de geschiedenis heen hebben mensen verschillende apparaten ontwikkeld om werk te vergemakkelijken. De belangrijkste staan ​​bekend als de zes soorten eenvoudige machines: de hendel, het wiel en de as, de poelie, het hellende vlak, de wig en de schroef.

Bron: John Mills [Public Domain]

Wanneer het woordmachine wordt gehoord, denk je aan iets als een graafmachine of een stoomlocomotief. In de wetenschap is een machine echter alles wat een kracht groter maakt.

Een machine kan de hoeveelheid geproduceerde kracht verhogen, met de kosten van een evenredige vermindering van de afstand die de belasting loopt. De relatie tussen de geproduceerde kracht en de uitgeoefende kracht wordt mechanisch voordeel genoemd.

Een eenvoudige machine maakt gebruik van een enkele uitgeoefende kracht die werkt tegen een enkele belastingskracht. Het negeren van wrijvingsverliezen, het werk dat in de belasting is uitgevoerd, is gelijk aan het werk dat wordt gedaan door de toegepaste kracht.

[TOC]

Elementaire blokken

Eenvoudige machines zijn overal, de dagen die worden gebruikt om eenvoudige taken uit te voeren. Ze zijn ook gebruikt sinds de eerste dagen van het menselijk bestaan.

Eenvoudige machines kunnen worden beschouwd als de elementaire blokken waarvan de meest complexe machines zijn samengesteld, composietmachines genoemd.

In het mechanisme van een fiets worden bijvoorbeeld katrollen, hendels en wielen gebruikt. Het mechanische voordeel van een samengestelde machine is niets meer dan het resultaat van de mechanische voordelen van eenvoudige machines die het samenstellen.

Hoewel ze echter als zeer belangrijk worden beschouwd in mechanica en toegepaste wetenschap, hebben moderne mechanica die visie op eenvoudige machines overgestoken, zoals de elementaire blokken waarvan alle machines zijn samengesteld.

Geschiedenis

Eerste ideeën

Rond de derde eeuw tot. C. Het idee van een eenvoudige machine is ontstaan, met de Griekse filosoof Archimedes, die de volgende eenvoudige machines bestudeerde: hendel, poelie en schroef.

Ontdekt op de hendel het principe van mechanisch voordeel. Zijn beroemde opmerking met betrekking tot de hendel: "Geef me een plek om mij te ondersteunen en de aarde te bewegen" drukt zijn begrip uit dat er geen limiet was voor de hoeveelheid toename van kracht die kon worden bereikt met het gebruik van mechanisch voordeel.

De achterste Griekse filosofen definieerden vijf eenvoudige klassieke machines en konden het mechanische voordeel berekenen dat ze hadden.

Bijvoorbeeld in uw werk Mechanica, Herón de Alejandría (10-75 D. C.) Maak een lijst van vijf apparaten die een belasting kunnen instellen: poelie, wiel en as, hendel, schroef en wig, met details over de uitwerking en gebruik.

De kennis van de Grieken was echter beperkt tot de statische wijze van eenvoudige machines (de balans van de krachten), exclusief de dynamiek, het concept van werk of compensatie tussen kracht en afstand.

Renaissance -periode

De dynamiek van de mechanische krachten, zoals de eenvoudige machines werden genoemd, begon te studeren tijdens de wedergeboorte, vanuit het perspectief van tot waar een last kon worden opgeheven, naast de kracht die kon worden toegepast, wat uiteindelijk leidde tot het nieuwe concept van mechanisch werk.

Het mechanische voordeel van het hellende vlak werd afgeleid door Vlaamse ingenieur Simon Stevin in 1586. Dit werd opgenomen in de andere eenvoudige machines.

Kan u van dienst zijn: takken van technologie

De Italiaanse wetenschapper Galileo Galilei werkte in 1600 de volledige dynamische theorie van eenvoudige machines in zijn werk uit Mechaniche, waar de onderliggende wiskundige gelijkenis werd onthuld als krachtversterkers van deze machines. Hij was de eerste die uitlegde dat eenvoudige machines geen energie creëerden, ze hebben het alleen getransformeerd.

Leonardo Da Vinci ontdekte de klassieke regels van glijdende wrijving op de machines, maar ze werden niet gepubliceerd of gedocumenteerd in hun kaarten. In 1699 herontdekte Guillaume Amontons deze regels en in 1785 werden ze ontwikkeld door Charles-Augustin de Coulomb.

Kenmerken

Eenvoudige machines zijn apparaten met een of zeer weinig bewegende delen, die het werk gemakkelijker maken. De hoofdfunctie van een eenvoudige machine is de versterking van de kracht of de wijziging van de beweging.

Beweging en kracht

Beweging en kracht in een eenvoudige machine zijn onafscheidelijk. Ze hebben altijd een omgekeerde relatie.

De kracht die door een hendel wordt geproduceerd, is groter dan de uitgeoefende kracht, maar de geproduceerde beweging is lager dan de beweging die van toepassing is. Dat wil zeggen, een winst die van kracht is, gaat gepaard met een ontroerend verlies.

Functie

In mechanica is werk iets dat krachten doen wanneer ze in de richting gaan waarin ze acteren. Dat wil zeggen, wanneer een kracht wordt toegepast om een ​​afstand te reizen, treedt er een baan op. Dit wordt wiskundig uitgedrukt als: werk = kracht × afstand.

Om bijvoorbeeld een object op te heffen, moet werk dat de sterkte van de zwaartekracht overwint, worden gedaan en dus het object kunnen verplaatsen.

Om een ​​object twee keer zwaar op te tillen, is twee keer zoveel werk nodig om dezelfde afstand te uploaden. Double werk zou ook nodig zijn om hetzelfde object twee keer op te tillen.

Dit concept van werk is essentieel om de mechanische functie in eenvoudige machines te definiëren in termen van sterkte en beweging, wat de onafscheidelijkheid van kracht en beweging benadrukt.

Mechanisch voordeel

Het is de relatie tussen de kracht die een werk doet met betrekking tot de uitgeoefende kracht. Daarom is het de effectiviteit van krachtversterking van een eenvoudige machine.

Het mechanische voordeel van eenvoudige machines betekent dat u minder kracht kunt gebruiken om een ​​object te verplaatsen, maar u moet een langere afstand verplaatsen.

Vaak is het van mening dat een taak moeilijk is omdat het nodig is om veel kracht te gebruiken. Het gebruik van een compensatie tussen afstand en sterkte kan worden gedaan dat de taak veel gemakkelijker te voltooien is.

Een voorbeeld is om een ​​zwaar object met een helling te duwen. Het is gemakkelijker om het object door de helling te duwen dan om het op de juiste hoogte te tillen, maar je moet een langere afstand dragen.

Waar zijn eenvoudige machines voor?

Eenvoudige machines vergemakkelijken werk door een of meer van de volgende functies uit te voeren:

- Breng een kracht over van de ene plaats naar de andere.

- Verander de richting van een kracht.

- Verhoog de omvang van een kracht.

- Verhoog de afstand tot een kracht.

Hoewel eenvoudige machines veel verschillende vormen aannemen, komen ze in zes basistypen:

- Wedge: apparaat om dingen te scheiden.

- Wiel en as: gebruikt om wrijving te verminderen en als krachtvermenigvuldiger.

Kan u van dienst zijn: halfgeleiders

- Hendel: het beweegt rond een ondersteuningspunt om het mechanische voordeel te vergroten of te verminderen.

- Hellend vlak: heft objecten op bij het uploaden van een helling.

- Schroef: een apparaat dat elementen kan tillen of onderhouden.

- Poelie: verander de richting van een kracht.

Verhoog de toegepaste kracht

Eenvoudige machines helpen mensen de kracht te vergroten die op een object wordt toegepast. Ze bieden een mechanisch voordeel om de objecten te verplaatsen.

Zoals de werkformule aangeeft, is het belangrijkste voordeel van eenvoudige machines om dezelfde hoeveelheid werk toe te staan ​​door een lagere hoeveelheid kracht in een grotere afstand toe te passen.

U wilt bijvoorbeeld een object tillen dat 10 kilogram 2 meter van de grond weegt. Het kan worden uitgeoefend op het object 10 kg kracht in de oplopende richting, gedurende een afstand van 2 meter, waardoor 20 Newton van werk wordt uitgevoerd.

Als een hendel van 3 meter werd gebruikt, plaatste het object aan één uiteinde en plaatste hij onder de balk een decre een kracht van slechts 5 kilogram.

Het einde van de hendel om het object echter slechts 2 meter op te tillen.

Er is een vergoeding. Het verlagen van de hendel verdubbelt de vorige afstand, maar de benodigde kracht wordt teruggebracht tot de helft en doet dezelfde hoeveelheid werk.

Jongens

Hefboom

Het is een soort rigide balk die als ondersteuningspunt een vaste steun heeft. Het bestaat uit een belasting, het object om te bewegen of op te tillen, een ondersteuningspunt, dat is de draaipunt, en een inspanning, die de kracht is die nodig is om de belasting te verplaatsen of op te heffen.

Bij het aanbrengen van een kracht aan het ene uiteinde van de hendel wordt aan de andere kant een grote kracht gecreëerd. De uitgeoefende kracht zal toenemen of afnemen, afhankelijk van de afstand van de belastingsteun en de inspanning.

Wiel en as

Het bestaat uit een wiel dat aan een kleinere as is bevestigd, zodat deze twee delen samendraaien, waarbij de ene kracht van de ene naar de andere wordt overgebracht. Een scharnier ondersteunt de as, waardoor rotatie mogelijk is.

Vergemakkelijkt de taak van het verplaatsen van objecten op tournee -afstanden. Het wiel, dat het ronde uiteinde is, roteert met de cilindrische as, waardoor de beweging wordt veroorzaakt.

Kan ook kracht versterken. Een kleine kracht die wordt uitgeoefend op de omtrek van een groot wiel kan een grotere belasting verplaatsen die aan een as is bevestigd.

Katrol

Is ontworpen om de beweging en verandering van richting van een gespannen touw te ondersteunen. Het touw wordt rond een wiel gerold. Terwijl het wiel roteert, beweegt het touw in elke richting.

Als een haak is aangesloten op het touw, kan de wielrotatie worden gebruikt om objecten op te heffen en te verlagen, waardoor het werk wordt vergemakkelijkt.

Hellend vlak

Het is een plat oppervlak, met een uiteinde hoger dan de andere, gebruikt als ondersteuning om een ​​belasting op te heffen of te verlagen. Ze worden veel gebruikt om zware belastingen op verticale obstakels te verplaatsen.

Verplaats een object op een hellend vlak vereist minder sterkte dan het direct op te tillen, ten koste van een toename van de afgelegde afstand.

Het mechanische voordeel van een hellend vlak is gelijk aan de relatie tussen de lengte van het hellende oppervlak en de hoogte bedekt.

Kan u dienen: woordelementen

Wieg

Het is een driehoekig hulpmiddel. Het kan worden gebruikt om twee objecten te scheiden, stukken uit een object te verwijderen, een object op zijn plaats te houden.

Werkt door een kracht te draaien die op zijn Romo -uiteinde wordt uitgeoefend in krachten loodrecht op het hellende oppervlak.

Het mechanische voordeel wordt gegeven door de relatie tussen de lengte van de helling en de breedte.

Schroef

Het is een mechanisme dat de rotatiebeweging omzet in een lineaire beweging en de rotatiekracht (koppel) in een lineaire kracht. Een schroef is echt een ander type hellend vlak.

De meest voorkomende vorm bestaat uit een cilindrische as met spiraalvormige groeven die draden langs de buitenkant worden genoemd.

De schroef gaat door een gat in een ander object of medium met schroefdraden erin, die koelen met de schroefdraad.

Voorbeelden

Hendel

Enkele voorbeelden van hefbomen zijn de deuren van de deuren, de klauwen van een hamer om nagels, ijzeren hendels, lichtschakelaars te verwijderen, opent laars en scharnieren.

Bron: Pixabay.com

Wielen en bijlen

Ze ontmoeten elkaar waar dingen in een cirkel veranderen, zoals een elektrische ventilator, een motor, een roterende deur, een carrousel en elk wiel, hetzij in de auto, op een skateboard of op een fiets.

Bron: Pixabay.com

Riemriem

Ze worden gebruikt in gordijnen en jaloezieën om ze op en neer te bewegen, of heen en weer.

Ze kunnen iets van de grond uploaden, zoals een vlag in een post. Het touw wordt neergegooid, maar de vlag stijgt.

Ze worden ook in de industrie gebruikt om zware ladingen op te heffen en te verlagen, in de schepen om de kaarsen op te heffen en te verlagen, of in kranen die in bouwapparatuur in beweging in beweging worden gebruikt.

De liften gebruiken ook katrollen om de auto naar beneden en omhoog van vloer naar vloer te verplaatsen.

Bron: Pixabay.com

Schuine plannen

Ze worden gebruikt in scooter -parken, rolstoelhellingen en voor een zware uitrusting tussen en uit de achterkant van de vrachtwagens.

Gemodificeerde versies van een helling worden gevonden op trappen, mechanische trappen, wandelpaden en zelfs in de glijbanen die worden gebruikt om post in de mailbox te laten, naar een trein die een helling omhoog gaat.

Bron: Pexels.com

Wieg

Enkele voorbeelden van wiggen die worden gebruikt om te scheiden, kunnen een schop, een mes, een bijl, een Zapapico, een zaag, schaar of een Picahielos zijn.

Wedges kunnen ook dingen bij elkaar houden, zoals in het geval van een nietje, spelden, studs, nagels of deurstops.

Bron: Pixabay.com

Schroef

Sommige voorbeelden zijn in een boor, het deksel van een kan, een lamp, een bout, flessen flessen, kranen en pennen.

Een ander gebruik van de schroef bevindt zich in een apparaat genaamd schroefpomp. Het is een enorme schroefvormige hydraulische machine die in het water wordt geïntroduceerd. Bij het draaien, dankzij de schroefvorm klimt het water door de gedraaide as en stijgt naar waar het nodig is. Vaak worden schroefbommen gebruikt voor irrigatie en in landbouwomgevingen zoals boerderijen.

Bron: Pixabay.com

Referenties

1. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2019). Simpele machine. Genomen van: in.Wikipedia.borg.
2. Idaho Public Television (2019). Eenvoudige machines: feiten. Genomen van: idahopvv.borg.
3. Jim Lucas (2018). 6 eenvoudige machines: werk gemakkelijker maken. Live Science. Uitgevoerd uit: Livescience.com.
4. Teaching Engineering (2019). Engineering: eenvoudige machines. Genomen van: leraargineering.borg.
5. Voor leraren voor studenten (2019). Wat zijn eenvoudige machines? Uitgevoerd uit: forteachersfortudenten.com.Au.
6. Victoria State Government (2019). Simpele machines. Genomen van: Onderwijs.Vic.Gov.Au.
7. Vex IQ (2019). De zes soorten eenvoudige machines. Genomen van: Vexrobotics.com.