Nuo senų senovės žmogus stengėsi palengvinti savo darbą. Norėdami tai padaryti, jis naudoja įvairius įrenginius. Kokie yra paprasčiausi mechanizmai? Kokie yra šių įrenginių tipai? Kuo skiriasi paprasti ir sudėtingi mechanizmai? Apie tai ir dar daugiau – vėliau straipsnyje.
Bendra informacija
Paprasti mechanizmai (iš graikų k. „mašina, įrankis“) – įtaisai, suteikiantys jėgų. Kai kurie iš šių prietaisų atsirado pačioje senovėje. Paprasti mechanizmai gali būti nepriklausomi įrenginiai arba būti sudėtingesnių vienetų elementai. Priklausomai nuo konstrukcijos tipo, taip pat nustatoma to ar kito įrenginio apimtis. Paprastų mechanizmų naudojimas labai palengvina žmogaus veiklą. Tokie prietaisai suteikia stiprybės. Pavyzdžiui, į rąstą įsmeigtas pleištas turi daugiau galios nei smūgis į patį armatūrą. Todėl medis greitai sprogsta įvairiomis kryptimis. Tuo pačiu metu smūgis į pleištą krenta iš viršaus į apačią, o rąsto dalys pasislenka į šonus. Tai yra, šiuo atveju taip pat vyksta judėjimo krypties transformacija.
Paprasti mechanizmai. Pavyzdžiai
Yra kelių tipų šviestuvai:
Pakrypusi plokštuma
a) sraigtas naudojamas sraigtams, pavyzdžiui, sraigtas plaktukuose, grąžtuose; gali tarnauti ir kaip kėlimo mechanizmas (Archimedo varžtas);
b) pleištas prisideda prie slėgio padidėjimo, koncentruodamas masę mažame plote. Naudojama kulkoje, kastuvu, ietimi.
Svirtis yra Archimedo aprašytas įrenginys. Gali veikti kaip paleidiklis, jungiklis.
a) vartai naudojami diržiniam perdavimui ir vandens pakėlimui iš šulinio.
Ratas (3000 m. pr. Kr. išrado šumerai) yra neatsiejama transporte naudojamos pavarų sistemos dalis.
Stūmoklis prisideda prie šildomų besiplečiančių dujų arba garų energijos naudojimo. Šis įrenginys naudojamas garo varikliuose ir šaunamuosiuose ginkluose.
Vartai
Šis prietaisas yra būgnas (cilindras), prie kurio pritvirtinta rankena. Paprastai jis buvo naudojamas kaip kėlimo mechanizmas vandeniui pakelti iš šulinio. Jėgos padidėjimas, gaunamas naudojant vartus, nustatomas pagal apskritimo, kuriuo juda rankena, spindulio ir cilindro (būgno), ant kurio suvyniota virvė, spindulio santykį. Gervė priklauso šiuolaikiniam vartų tipui. Ši armatūra yra sistema, kurią sudaro cilindras ir dvi skirtingo spindulio pavaros. Jėgos padidėjimas, kuris apskritai suteikia gervę, yra nulemtas dviejų vartų bendro veikimo. Šiuolaikiniai įrenginiai laimi keturiasdešimt šimtus kartų.
Pakrypusi plokštuma
Šis paprastas mechanizmas taip pat dažnai naudojamas keliant sunkius kūnus. Jėgos padidėjimas nustatomas pagal paties prietaiso ilgio ir jo aukščio santykį, atsižvelgiant į mažą trintį. Dažnai norint sukurti didelę jėgą (pavyzdžiui, ledlaužiui valdyti ar malkoms skaldyti), naudojama pasvirusi plokštuma - pleištas. Jo veikimas pagrįstas tuo, kad esant didelei jėgai užpakalio kryptimi, susidaro didelės jėgos, kurios yra statmenos prietaiso šoniniams paviršiams. Kitas pasvirusios plokštumos tipas yra varžtas. Kaip ir pleištas, šis įtaisas gali pakeisti veikiančios jėgos kryptį arba skaitinę reikšmę.
Paprasti mechanizmai. Svirtis
Tai standus korpusas, galintis suktis aplink (fiksuotą) atramą. Mažiausias atstumas, skiriantis atramos tašką ir tiesę, išilgai kurios jėga veikia svirtį, vadinamas jėgos pečiu. Norėdami jį rasti, turėtumėte nuleisti statmeną nuo atramos taško iki jėgos veikimo linijos. Šio statmens ilgis bus pečių. F1 ir F2 yra jėgos, veikiančios svirtį. Įrenginį veikiančios rankos yra L1 ir L2. Tada svirtis yra pusiausvyroje, kai ją veikiančios jėgos yra atvirkščiai proporcingos pečiams. Šią taisyklę galima pavaizduoti kaip formulę: F1 / F2=L1 / L2. Šį principą nustatė Archimedas. Ši taisyklė rodo, kad didelę jėgą su svirtimi galima subalansuoti ir mažesne. Vieno peties jėga yra tiek kartų didesnė nei kito, kiek vienas petys yra didesnisantra.
Kaip žmonės šiandien naudoja programėles?
Paprasti mechanizmai kasdieniame gyvenime yra labai dažni. Taigi, būtų gana sunku atidaryti vandens čiaupą, jei jis neturėtų mažos rankenos, kuri yra gana efektyvi svirtis. Tą patį galima pasakyti ir apie veržliaraktį, kuris naudojamas veržlėms ar varžtams atsukti arba priveržti. Kuo ilgesnė rankena, tuo lengviau atlikti veiksmą. Taigi, dirbant su sunkiomis ar didelėmis veržlėmis ir varžtais taisant sudėtingus mechanizmus, naudojami staklės, automobiliai, veržliarakčiai su rankenomis iki vieno metro ilgio. Paprasčiausios durys taip pat yra vienas iš nagrinėjamų prietaisų tipų.
Jei bandysite atidaryti duris šalia jų tvirtinimo vietos, bus labai sunku. Tačiau kuo toliau nuo vyrių yra rankena, tuo lengviau atidaryti duris. Puikus pavyzdys – šuoliai su kartimi. Jo ilgis yra apie penkis metrus. Šios svirties pagalba ir tinkamomis pastangomis sportininkui pavyksta nuskristi iki šešių metrų aukščio. Ilga ranka yra apie tris metrus. Svertai taip pat yra įvairiose žmogaus ir gyvūnų kūno dalyse. Tai visų pirma žandikauliai, galūnės. Buitiniai svirties pavyzdžiai yra vielos pjaustytuvai, žirklės metalui ar popieriui pjauti. Įvairių tipų mašinose taip pat yra įtaisų, kurie leidžia padidinti jėgą. Pavyzdžiui, dviračio pedalai ar rankinis stabdis, siuvimo mašinos rankenos, pianino klavišai.
Sudėtingas šviestuvų pritaikymas
Paprastų mechanizmų yra įvairių derinių. Kombinuotus įrenginius sudaro dvi ar daugiau dalių. Tai nebūtinai turi būti sudėtingas mechanizmas – daugelis paprastų įrenginių gali būti laikomi sudėtingais. Taigi, mėsmalėje yra rankena (vartai), sraigtas, stumiantis mėsą, ir peilis-pjaustytuvas (pleištas). Rankiniuose laikrodžiuose rodyklės sukasi naudojant skirtingo skersmens krumpliaračių sistemą, kurios yra sujungtos viena su kita. Vienas iš gerai žinomų kombinuotų paprastų mechanizmų yra domkratas. Jame naudojamas apykaklės ir varžto derinys.
Išvada
Kaip tapo aišku, paprasti mechanizmai labai palengvina žmogaus darbą. Jie gali būti sudaryti iš vienos ar kelių dalių. Tuo pačiu metu, net esant dviem ar daugiau elementų, jie gali išlikti paprasti, bet gali būti ir gana sudėtingi. Įvairūs agregatai, spaustuvės, varikliai susideda iš kelių dalių. Tarp elementų yra svirtys, blokai, varžtai, ratai ant ašių, nuožulnios plokštumos, pleištas. Visi šie įrenginiai veikia kartu. Jų dėka žmogus labai palengvina darbą. Mechaninės energijos perkėlimas iš vienos įrenginio dalies į kitą gali būti atliekamas įvairiais būdais. Grandinės, diržai, krumpliaračiai ar krumpliaračiai laikomi dažniausiai pasitaikančiais įtaisais, kurie padeda perkelti jėgą ir priverčia atskirus elementus lėčiau ar greičiau judėti viena ar kita kryptimi. Sudėtingi ir didelės spartos įrenginiai valdomi kaipdažniausiai elektroniniai prietaisai. Elektriniai jutikliai dėl specialaus nustatymo rodo, kada reikia įjungti tam tikrą mechanizmą, taip pat jie stebi teisingą ir stabilų sistemos veikimą.
Daugelis prietaisų į šiuolaikinį žmogaus gyvenimą atėjo nuo seniausių laikų. Žmonės nuolat tobulina sudėtingus mechanizmus, taip plečiant jų taikymo sritį. Be jokios abejonės, kasdieniame žmogaus gyvenime įvairūs prietaisai užima itin svarbią vietą. Daug kas neįsivaizduojama be paprastų ir sudėtingų mechanizmų. Prietaisai plačiai naudojami statybose, žemės ūkyje, kasyboje ir kitose žmogaus veiklos srityse.
