6 είδη απλών μηχανημάτων

Δουλειά εκτελείται με την εφαρμογή του δύναμη σε μια απόσταση. Αυτά τα έξι απλά μηχανήματα δημιουργούν μεγαλύτερη ισχύ εξόδου από τη δύναμη εισόδου. η αναλογία αυτών των δυνάμεων είναι η μηχανικό όφελος του μηχανήματος. Και οι έξι από τις απλές μηχανές που αναφέρονται εδώ έχουν χρησιμοποιηθεί για χιλιάδες χρόνια και η φυσική πίσω από αρκετές από αυτές ποσοτικοποιήθηκε από τον Έλληνα φιλόσοφο Αρχιμήδης (περ. 287-212 π.Χ.). Όταν συνδυαστούν, αυτά τα μηχανήματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν μαζί για να δημιουργήσουν ένα ακόμα μεγαλύτερο μηχανικό πλεονέκτημα, όπως στην περίπτωση ποδηλάτου.

ΕΝΑ μοχλός είναι μια απλή μηχανή που αποτελείται από ένα άκαμπτο αντικείμενο (συχνά μια ράβδο κάποιου είδους) και ένα υπομόχλιο (ή άξονα). Η εφαρμογή δύναμης στο ένα άκρο του άκαμπτου αντικειμένου προκαλεί την περιστροφή γύρω από το υπομόχλιο, προκαλώντας μεγέθυνση της δύναμης σε άλλο σημείο κατά μήκος του άκαμπτου αντικειμένου. Υπάρχουν τρεις κατηγορίες μοχλών, ανάλογα με το πού η δύναμη εισόδου, η δύναμη εξόδου και το υπομόχλιο είναι σε σχέση μεταξύ τους. Ο πρώτος μοχλός ήταν σε χρήση ως κλίμακα ισορροπίας από 5000 Π.Χ. Ο Αρχιμήδης πιστώνεται λέγοντας "Δώσε μου μια θέση να σταθεί και θα μετακινήσω τη γη". Οι νυχτερίδες του μπέιζμπολ, οι τραμπάδες, τα καροτσάκια και οι λοβοί είναι όλα τα είδη μοχλών.

Ένας τροχός είναι μια κυκλική διάταξη που είναι συνδεδεμένη με μια άκαμπτη ράβδο στο κέντρο της. Μία δύναμη που εφαρμόζεται στον τροχό προκαλεί την περιστροφή του άξονα, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να μεγεθύνει τη δύναμη (για παράδειγμα, έχοντας έναν άνεμο σχοινιού γύρω από τον άξονα). Εναλλακτικά, μια δύναμη εφαρμοζόμενη για την παροχή περιστροφής στον άξονα μεταφράζεται σε περιστροφή του τροχού. Μπορεί να θεωρηθεί ως ένας τύπος μοχλού που περιστρέφεται γύρω από ένα κεντρικό υπομόχλιο. Ο πρώτος συνδυασμός τροχών και αξόνων ήταν γνωστός ως μοντέλο παιχνιδιού τετρακύλινδρου καροτσιού που κατασκευάστηκε στη Μεσοποταμία περίπου το 3500 π.Χ. Τροχόσφαιρα, τα ελαστικά και οι τροχαλίες είναι παραδείγματα τροχών και αξόνων.

Ένα κεκλιμένο επίπεδο είναι μια επίπεδη επιφάνεια που έχει γωνία σε άλλη επιφάνεια. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να κάνει το ίδιο έργο με την εφαρμογή της δύναμης σε μεγαλύτερη απόσταση. Το πιο βασικό κεκλιμένο επίπεδο είναι ράμπα. απαιτεί λιγότερη δύναμη για να κινηθεί σε μια ράμπα σε υψηλότερη ανύψωση από ό, τι για να ανέβει σε αυτό το ύψος κατακόρυφα. Κανείς δεν εφευρέθηκε το κεκλιμένο επίπεδο, καθώς εμφανίζεται φυσικά στη φύση, αλλά οι άνθρωποι χρησιμοποιούσαν ράμπες για την κατασκευή μεγάλων κτιρίων (μνημειώδη αρχιτεκτονική) ήδη από 10.000-8.500 π.Χ. Η "ισορροπία στο επίπεδο" του Αρχιμήδη περιγράφει τα κέντρα βαρύτητας για διάφορα γεωμετρικά επίπεδα.

Η σφήνα θεωρείται συχνά ένα διπλό κεκλιμένο επίπεδο - και οι δύο πλευρές είναι κεκλιμένες - που κινείται για να ασκήσει δύναμη κατά μήκος των πλευρών. Η δύναμη είναι κάθετη στις κεκλιμένες επιφάνειες, έτσι ώστε να σπρώχνει δύο αντικείμενα (ή τμήματα ενός αντικειμένου) σε απόσταση. Άξονες, μαχαίρια και σμίλες είναι όλες οι σφήνες. Η κοινή "σφήνα πόρτας" χρησιμοποιεί τη δύναμη στις επιφάνειες για να παρέχει τριβή, αντί για ξεχωριστά πράγματα, αλλά εξακολουθεί να είναι βασικά μια σφήνα. Η σφήνα είναι η παλαιότερη απλή μηχανή που κατασκευάστηκαν από τους προγόνους μας Homo erectus τουλάχιστον πριν από 1,2 εκατομμύρια χρόνια κάνουν πέτρινα εργαλεία.

Μια βίδα είναι ένας άξονας που έχει μια κεκλιμένη αυλάκωση κατά μήκος της επιφάνειάς του. Περιστρέφοντας τη βίδα (εφαρμογή α ροπή), η δύναμη εφαρμόζεται κάθετα στην αυλάκωση, μεταφέροντας έτσι μια δύναμη περιστροφής σε γραμμική. Συχνά χρησιμοποιείται για τη στερέωση αντικειμένων μαζί (όπως η βίδα υλικού και το μπουλόνι). Οι Βαβυλώνιοι στη Μεσοποταμία ανέπτυξαν τη βίδα στον 7ο αιώνα π.Χ., για να ανυψώσουν το νερό από ένα χαμηλότονο σώμα σε ένα υψηλότερο (να ποτίσει έναν κήπο από έναν ποταμό). Αυτό το μηχάνημα αργότερα θα ήταν γνωστό ως βίδα του Αρχιμήδη.

Μια τροχαλία είναι ένας τροχός με ένα αυλάκι κατά μήκος της άκρης του, όπου μπορεί να τοποθετηθεί ένα σχοινί ή ένα καλώδιο. Χρησιμοποιεί την αρχή της εφαρμογής της δύναμης σε μεγαλύτερη απόσταση, καθώς και την ένταση στο σχοινί ή το καλώδιο, για να μειώσει το μέγεθος της απαραίτητης δύναμης. Πολυσύνθετα συστήματα τροχαλιών μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να μειώσουν σημαντικά τη δύναμη που πρέπει να εφαρμοστεί αρχικά για τη μετακίνηση ενός αντικειμένου. Απλοί τροχαλίες χρησιμοποιήθηκαν από τους Βαβυλώνιους τον 7ο αιώνα π.Χ. το πρώτο σύνθετο (με αρκετούς τροχούς) επινοήθηκε από τους Έλληνες περίπου 400 π.Χ. Ο Αρχιμήδης τελειοποίησε την υπάρχουσα τεχνολογία, κάνοντας το πρώτο πλήρως υλοποιημένο μπλοκ και την αντιμετώπιση.

Η πρώτη χρήση της λέξης "μηχανή" στα ελληνικά ήταν από τον αρχαίο Έλληνα ποιητή Όμηρο τον 8ο αιώνα π.Χ., ο οποίος την χρησιμοποίησε για να αναφερθεί στην πολιτική χειραγώγηση. Ο Έλληνας θεατρικός συγγραφέας Αισχύλος (523-426 π.Χ.) πιστώνεται με τη χρήση της λέξης αναφορικά με θεατρικές μηχανές όπως το "απο ΜΗΧΑΝΗΣ ΘΕΟΣ"ή" Θεός από μια μηχανή ". Αυτό το μηχάνημα ήταν ένας γερανός που έφερε τους ηθοποιούς να παίζουν θεούς στη σκηνή.

• Bautista Paz, Emilio, et αϊ. «Σύντομη Εικονογραφημένη Ιστορία Μηχανών και Μηχανισμών». Dordrecht, Γερμανία: Springer, 2010. Τυπώνω.
• Ceccarelli, Marco. "Συνεισφορές του Αρχιμήδη στη Μηχανική και τον Σχεδιασμό των Μηχανισμών." Μηχανισμός και Θεωρία Μηχανών 72 (2014): 86–93. Τυπώνω.
• Χονδρός, Θωμάς Γ. "Αρχιμήδης Ζωή και Μηχανήματα." Μηχανισμός και Θεωρία Μηχανών 45.11 (2010): 1766–75. Τυπώνω.
• Pisano, Raffaele και Danilo Capecchi. "Στις Αρχιμήδης Ρίζες στη Μηχανική του Torricelli." Η ιδιοφυΐα του Αρχιμήδη: 23 Αιώνες Επιρροής στα Μαθηματικά, την Επιστήμη και τη Μηχανική. Eds. Παϊπέτης, Στεφάνης Α. και ο Marco Ceccarelli. Πρακτικά Διεθνούς Συνεδρίου που πραγματοποιήθηκε στη Συρακούζη, Ιταλία, 8-10 Ιουνίου 2010. Dordrecht, Γερμανία: Springer, 2010. 17–28. Τυπώνω.
• Waters, Shaun και George A. Αγκίδης. "Πάνω από 2000 χρόνια στην αναθεώρηση: Αναβίωση του Archimedes Screw from Pump to Turbine." Ανανεώσιμες και βιώσιμες πηγές ενέργειας 51 (2015): 497–505. Τυπώνω.