Kopš seniem laikiem cilvēks ir centies atvieglot savu darbu. Lai to izdarītu, viņš izmanto dažādas ierīces. Kādi ir vienkāršākie mehānismi? Kādi ir šo ierīču veidi? Kāda ir atšķirība starp vienkāršiem un sarežģītiem mehānismiem? Par šo un daudz ko citu - vēlāk rakstā.
Vispārīga informācija
Vienkārši mehānismi (no grieķu val. "mašīna, rīks") - ierīces, kas dod spēku. Dažas no šīm ierīcēm parādījās pašā senatnē. Vienkārši mehānismi var būt neatkarīgas ierīces vai sarežģītāku vienību elementi. Atkarībā no konstrukcijas veida tiek noteikts arī šīs vai citas ierīces darbības joma. Vienkāršu mehānismu izmantošana ievērojami atvieglo cilvēka darbību. Šādas ierīces palielina spēku. Piemēram, ķīlim, kas iedurts baļķī, ir lielāka jauda nekā sitienam pa pašu armatūru. Tāpēc koks ātri pārsprāgst dažādos virzienos. Tajā pašā laikā sitiens pa ķīli krīt no augšas uz leju, un baļķa daļas pārvietojas uz sāniem. Tas ir, šajā gadījumā notiek arī transformācija kustības virzienā.
Vienkārši mehānismi. Piemēri
Ir vairāki ķermeņu veidi:
Slīpa plakne
a) skrūve tiek izmantota skrūvēs, piemēram, urbis domkratām, urbjiem; var kalpot arī kā pacelšanas mehānisms (Arhimēda skrūve);
b) ķīlis veicina spiediena palielināšanos, koncentrējot masu nelielā laukumā. Izmanto lodē, lāpstā, šķēpā.
Svira ir Arhimēda aprakstītā ierīce. Var darboties kā aktivizētājs, slēdzis.
a) vārti tiek izmantoti siksnas transmisijai un ūdens pacelšanai no akas.
Ritenis (3000. gadā pirms mūsu ēras izgudroja šumeri) ir transportā izmantotās pārnesumu sistēmas neatņemama sastāvdaļa.
Virzulis veicina uzkarsētu izplešanās gāzu vai tvaika enerģijas izmantošanu. Šo ierīci izmanto tvaika dzinējos un šaujamieročos.
Vārti
Šī ierīce ir cilindrs (cilindrs), kuram ir pievienots rokturis. Parasti to izmantoja kā pacelšanas mehānismu ūdens pacelšanai no akas. Spēka pieaugumu, kas tiek iegūts, izmantojot vārtus, nosaka tā apļa rādiusa attiecība, pa kuru pārvietojas rokturis, pret cilindra (trumuļa) rādiusu, uz kura ir uztīta virve. Vinča pieder pie modernā vārtu tipa. Šī armatūra ir sistēma, kas ietver cilindru un divus dažāda rādiusa pārnesumus. Spēka pieaugumu, kas kopumā dod vinču, nosaka abu vārtu apvienotā darbība. Mūsdienu ierīces ļauj iegūt četrdesmit simtus reižu.
Slīpa plakne
Šis vienkāršais mehānisms bieži tiek izmantots arī smagu ķermeņu pacelšanā. Spēka pieaugumu nosaka pašas ierīces garuma attiecība pret tās augstumu, ievērojot zemu berzi. Bieži vien liela spēka radīšanai (piemēram, ledlauža darbībai vai malkas skaldīšanai) tiek izmantots slīpas plaknes veids - ķīlis. Tās darbība balstās uz to, ka ar lielu spēku dibena virzienā veidojas lieli spēki, kas ir perpendikulāri ierīces sānu virsmām. Cits slīpās plaknes veids ir skrūve. Tāpat kā ķīlis, šī ierīce spēj mainīt pieliktā spēka virzienu vai skaitlisko vērtību.
Vienkārši mehānismi. Svira
Šis ir stingrs korpuss, kas spēj griezties ap (fiksētu) balstu. Mazāko attālumu, kas atdala atbalsta punktu un taisnu līniju, pa kuru spēks iedarbojas uz sviru, sauc par spēka plecu. Lai to atrastu, jums vajadzētu nolaist perpendikulu no atbalsta punkta līdz spēka darbības līnijai. Šī perpendikula garums būs plecs. F1 un F2 ir spēki, kas iedarbojas uz sviru. Rokas, kas iedarbojas uz ierīci, ir L1 un L2. Tad svira atrodas līdzsvarā, kad spēki, kas uz to iedarbojas, ir apgriezti proporcionāli pleciem. Šo noteikumu var attēlot kā formulu: F1 / F2=L1 / L2. Šo principu noteica Arhimēds. Šis noteikums parāda, ka lielu spēku ar sviru var līdzsvarot ar mazāku. Spēks, kas tiek pielikts vienam plecam, ir tik reižu lielāks nekā otram, jo viens plecs ir lielāksotrais.
Kā cilvēki mūsdienās izmanto sīkrīkus?
Vienkārši mehānismi ikdienā ir ļoti izplatīti. Tātad, būtu diezgan grūti atvērt ūdens krānu, ja tam nebūtu maza roktura, kas ir diezgan efektīva svira. To pašu var teikt par uzgriežņu atslēgu, ko izmanto, lai atbrīvotu vai pievilktu uzgriežņus vai skrūves. Jo garāks rokturis, jo vieglāka būs darbība. Tātad, strādājot ar smagiem vai lieliem uzgriežņiem un skrūvēm, remontējot sarežģītus mehānismus, tiek izmantoti darbgaldi, automašīnas, uzgriežņu atslēgas ar rokturiem līdz vienam metram. Visparastākās durvis ir arī viens no attiecīgo ierīču veidiem.
Ja mēģināsiet atvērt durvis netālu no to stiprinājuma, tas būs ļoti grūti. Tomēr, jo tālāk no eņģēm atrodas rokturis, jo vieglāk ir atvērt durvis. Labs piemērs ir kārtslēkšana. Tā garums ir aptuveni pieci metri. Ar šīs sviras palīdzību un pareizu piepūli sportistam izdodas uzlidot līdz pat sešu metru augstumam. Garā roka ir apmēram trīs metri. Sviras atrodamas arī dažādās cilvēka un dzīvnieku ķermeņa daļās. Tie jo īpaši ir žokļi, ekstremitātes. Mājsaimniecības sviras piemēri ir stiepļu griezēji, šķēres metāla vai papīra griešanai. Dažādu veidu mašīnām ir arī ierīces, kas ļauj iegūt spēku. Piemēram, pedāļi vai rokas bremze velosipēdam, šujmašīnas rokturi, klavieru taustiņi.
Armatūru komplekss pielietojums
Vienkārši mehānismi ir sastopami dažādās kombinācijās. Kombinētajās ierīcēs ir divas vai vairākas daļas. Tam nav jābūt sarežģītam mehānismam – daudzas vienkāršas ierīces var uzskatīt par sarežģītām. Tātad gaļas mašīnā ir rokturis (vārti), skrūve, kas spiež gaļu, un naža griezējs (ķīlis). Rokas pulksteņos rokas tiek pagrieztas, izmantojot dažāda diametra pārnesumu sistēmu, kas ir savstarpēji savienoti. Viens no labi zināmajiem apvienotajiem vienkāršajiem mehānismiem ir domkrats. Tas izmanto apkakles un skrūves kombināciju.
Secinājums
Kā kļuva skaidrs, vienkārši mehānismi ievērojami atvieglo cilvēka darbu. Tie var sastāvēt no vienas vai vairākām daļām. Tajā pašā laikā pat divu vai vairāku elementu klātbūtnē tie var palikt vienkārši, bet var būt arī diezgan sarežģīti. Dažādi mezgli, iespiedmašīnas, dzinēji ietver vairākas detaļas. Starp elementiem ir sviras, bloki, skrūves, riteņi uz asīm, slīpas plaknes, ķīlis. Visas šīs ierīces darbojas kopā. Pateicoties viņiem, cilvēks ievērojami atvieglo darbu. Mehāniskās enerģijas pārnešana no vienas ierīces daļas uz otru var tikt veikta dažādos veidos. Ķēdes, siksnas, zobrati vai zobrati tiek uzskatīti par visizplatītākajām ierīcēm, kas palīdz pārnest spēku un liek atsevišķiem elementiem kustēties lēnāk vai ātrāk vienā vai otrā virzienā. Sarežģītas un ātrgaitas ierīces tiek vadītas kāparasti elektroniskās ierīces. Elektriskie sensori, pateicoties īpašam iestatījumam, parāda, kad nepieciešams ieslēgt kādu konkrētu mehānismu, tie arī uzrauga pareizu un stabilu sistēmas darbību.
Daudzas ierīces mūsdienu cilvēka dzīvē ienāca kopš seniem laikiem. Cilvēki nepārtraukti pilnveido sarežģītus mehānismus, tādējādi paplašinot to pielietojuma jomu. Neapšaubāmi, cilvēka ikdienā dažādas ierīces ieņem ļoti nozīmīgu vietu. Daudz ko nevar iedomāties bez vienkāršu un sarežģītu mehānismu izmantošanas. Ierīces tiek plaši izmantotas celtniecībā, lauksaimniecībā, kalnrūpniecībā un citās cilvēka darbības jomās.
