Простые механизмы

Простые механизмы

ВОКРУГ НАС

Большинство современных машин, вне зависимости от их сложности, состоят из комбинаций нескольких базовых движущихся деталей.

Эти детали – рычаг, наклонная плоскость и колесо – служат человечеству со времени зарождения цивилизации.

За исключением электронных, все сегодняшние сложнейшие механизированные устройства являются прямыми потомками инструментов и приспособлений, использовавшихся людьми тысячи лет назад для валки деревьев, строительства жилищ и возведения монументальных пирамид.

Простые машины служат для того, чтобы изменять величину или направление приложенных сил при неизменной затрате работы. Простые машины не могут изменить величину работы. Если уменьшается приложенная сила, то должно увеличиться перемещение.

Узкий стержень, который может вращаться вокруг одной точки, называющейся точкой опоры.

Рычаг работает по простой формуле: усилие, умноженное на его плечо (кратчайшее расстояние между точкой опоры и прямой, вдоль которой действует сила), равно произведению нагрузки на её плечо. Чем длиннее плечо усилия, тем больше его увеличение и тем легче перемещать нагрузку.

Рычаг является элементом многих
современных орудий труда:

точка опоры лежит между нагрузкой и прикладываемым усилием

точка опоры расположена на одном конце, усилие прикладывается к другому концу, а нагрузка располагается между ними

усилие прикладывается между нагрузкой и точкой опоры

Блок состоит из одного или нескольких колес (роликов), огибаемых цепью, ремнем или тросом. Так же, как и рычаг, блок уменьшает усилие, необходимое для подъема груза, но плюс к этому может изменять направление прикладываемой силы

Неподвижный блок на верхней части флагштока облегчает подъем флага, позволяя тянуть шнур, к которому привязан флаг, вниз

W - вес груза
F – прикладываемая сила

F=W

Груз, подвешенный через блок вертикально, позволяет туго натягивать горизонтальные электрические провода.

W - вес груза
F – прикладываемая сила

F=W

F=W:N

Установленные на подвесном рельсе подвижные системы блоков широко распространены на сборочных линиях, поскольку существенно облегчают перемещение тяжелых деталей. Прикладываемая сила равна частному от деления веса груза на используемое количество поддерживающих цепей (N)

W - вес груза
F – прикладываемая сила
N – количество цепей

Полиспат, обычно используемый в больших подъемных кранах, состоит из комплекта подвижных блоков, к которому подвешивается груз, и комплекта неподвижных, прикрепленного к стреле крана. Получая выигрыш в силе от столь большого количества блоков, кран может поднимать очень тяжелые грузы, например, стальные балки. В данном случае сила равна частному от деления веса груза на количество поддерживающих тросов.

W - вес груза F – прикладываемая сила N – количество цепей

F=W:N

Подвесной подъемник состоит из цепи, обвитой вокруг одного подвижного и двух неподвижных блоков. Подъем груза требует прикладывания силы, составляющей всего лишь половину от его веса

W - вес груза
F – прикладываемая сила

F=W:2

Конец