Už od pradávna sa človek snaží uľahčiť si prácu. Na to používa rôzne zariadenia. Aké sú najjednoduchšie mechanizmy? Aké sú typy týchto zariadení? Aký je rozdiel medzi jednoduchými a zložitými mechanizmami? O tomto a oveľa viac - neskôr v článku.
Všeobecné informácie
Jednoduché mechanizmy (z gréčtiny. "stroj, nástroj") - zariadenia, ktoré zvyšujú silu. Niektoré z týchto zariadení sa objavili už v staroveku. Jednoduché mechanizmy môžu byť nezávislé zariadenia alebo môžu byť prvkami zložitejších jednotiek. V závislosti od typu konštrukcie sa určuje aj rozsah tohto alebo toho zariadenia. Používanie jednoduchých mechanizmov značne uľahčuje ľudskú činnosť. Takéto zariadenia zvyšujú silu. Napríklad klin, ktorý je vrazený do kmeňa, má väčšiu silu ako úder do samotného prípravku. Preto strom rýchlo praskne v rôznych smeroch. Súčasne úder do klinu padá zhora nadol a časti guľatiny sa pohybujú od seba do strán. To znamená, že v tomto prípade dochádza aj k transformácii v smere pohybu.
Jednoduché mechanizmy. Príklady
Existuje niekoľko typov svietidiel:
Naklonená rovina
a) skrutka sa používa v skrutkách, ako vŕtačka do zbíjačiek, vŕtačiek; môže slúžiť aj ako zdvíhací mechanizmus (Archimedes skrutka);
b) klin prispieva k zvýšeniu tlaku koncentráciou hmoty na malej ploche. Používa sa v guľke, lopate, oštepe.
Páka je zariadenie opísané Archimedesom. Môže fungovať ako spúšťač, prepínač.
a) brána sa používa na remeňový prevod a čerpanie vody zo studne.
Koleso (vynájdené v roku 3000 pred Kristom Sumermi) je neoddeliteľnou súčasťou prevodového systému používaného v doprave.
Piest prispieva k využitiu energie zohriatych expandujúcich plynov alebo pary. Toto zariadenie sa používa v parných strojoch a strelných zbraniach.
Brána
Toto zariadenie je bubon (valec), ku ktorému je pripevnená rukoväť. Spravidla sa používal ako zdvíhací mechanizmus na zdvíhanie vody zo studne. Zisk pevnosti, ktorý sa získa pri použití brány, je určený pomerom polomeru kruhu, po ktorom sa rukoväť pohybuje, k polomeru valca (bubna), na ktorom je lano navinuté. Navijak patrí k modernému typu brány. Toto zariadenie je systém, ktorý obsahuje valec a dve ozubené kolesá rôznych polomerov. Nárast sily, ktorý vo všeobecnosti dáva navijaku, je určený kombinovaným pôsobením dvoch brán. Moderné zariadenia vyhrajú štyridsaťstokrát.
Naklonená rovina
Tento jednoduchý mechanizmus sa často používa aj pri zdvíhaní ťažkých tiel. Zosilnenie sily je určené pomerom dĺžky samotného zariadenia k jeho výške pri malom trení. Často sa na vytvorenie veľkej sily (napríklad na prevádzku ľadoborca alebo na sekanie palivového dreva) používa typ naklonenej roviny - klin. Jeho pôsobenie je založené na skutočnosti, že pri veľkej sile v smere zadku vznikajú veľké sily, ktoré sú kolmé na bočné plochy zariadenia. Ďalším typom naklonenej roviny je skrutka. Rovnako ako klin, aj toto zariadenie je schopné meniť smer alebo číselnú hodnotu aplikovanej sily.
Jednoduché mechanizmy. Páka
Toto je pevné telo schopné otáčania okolo (pevnej) podpery. Najmenšia vzdialenosť, ktorá oddeľuje otočný bod a priamku, pozdĺž ktorej sila pôsobí na páku, sa nazýva rameno sily. Aby ste to našli, mali by ste znížiť kolmicu z otočného bodu na čiaru pôsobenia sily. Dĺžka tejto kolmice bude rameno. F1 a F2 sú sily pôsobiace na páku. Ramená pôsobiace na zariadenie sú L1 a L2. Páka je potom v rovnováhe, keď sily na ňu pôsobiace sú nepriamo úmerné ramenám. Toto pravidlo môže byť vyjadrené ako vzorec: F1 / F2=L1 / L2. Tento princíp zaviedol Archimedes. Toto pravidlo ukazuje, že veľká sila s pákou môže byť vyvážená menšou. Sila pôsobiaca na jedno rameno je toľkokrát väčšia ako sila aplikovaná na druhé, o koľko je väčšie jedno ramenodruhý.
Ako dnes ľudia používajú moduly gadget?
Jednoduché mechanizmy v každodennom živote sú veľmi bežné. Bolo by teda dosť ťažké otvoriť vodovodný kohútik, keby nemal malú rúčku, čo je pomerne účinná páka. To isté možno povedať o kľúči, ktorý sa používa na povoľovanie alebo uťahovanie matíc alebo skrutiek. Čím dlhšia rukoväť, tým jednoduchšia bude akcia. Takže pri práci s ťažkými alebo veľkými maticami a skrutkami pri opravách zložitých mechanizmov sa používajú obrábacie stroje, autá, kľúče s rukoväťou až do dĺžky jedného metra. Najbežnejšie dvere sú tiež jedným z typov príslušných zariadení.
Ak sa pokúsite otvoriť dvere v blízkosti ich upevnenia, bude to veľmi ťažké. Čím ďalej od pántov je však kľučka umiestnená, tým je otváranie dvierok jednoduchšie. Dobrým príkladom je skok o žrdi. Jeho dĺžka je asi päť metrov. Pomocou tejto páky a správneho úsilia sa športovcovi podarí vyletieť až do výšky šiestich metrov. Dlhé rameno má asi tri metre. Páky sa tiež nachádzajú v rôznych častiach ľudského tela a tela zvierat. Ide najmä o čeľuste, končatiny. Príklady páky pre domácnosť sú rezačky drôtu, nožnice na rezanie kovu alebo papiera. Stroje rôznych typov majú vo svojej konštrukcii tiež zariadenia, ktoré umožňujú získať nárast sily. Napríklad pedále alebo ručná brzda na bicykli, rukoväte šijacieho stroja, klávesy od klavíra.
Komplexná aplikácia príslušenstva
Jednoduché mechanizmy možno nájsť v rôznych kombináciách. Kombinované zariadenia obsahujú dve alebo viac častí. Nemusí ísť o zložitý mechanizmus – mnohé jednoduché zariadenia možno považovať za zložité. Takže v mlynčeku na mäso je rukoväť (brána), skrutka, ktorá tlačí mäso a nôž (klin). V náramkových hodinkách sa ručičky otáčajú pomocou sústavy ozubených kolies, ktoré majú rôzny priemer a sú navzájom prepojené. Jedným zo známych kombinovaných jednoduchých mechanizmov je zdvihák. Používa kombináciu objímky a skrutky.
Záver
Ako sa ukázalo, jednoduché mechanizmy výrazne uľahčujú prácu človeka. Môžu pozostávať z jednej alebo viacerých častí. Zároveň aj v prítomnosti dvoch alebo viacerých prvkov môžu zostať jednoduché, ale môžu byť aj dosť zložité. Rôzne jednotky, tlačiarenské stroje, motory obsahujú niekoľko častí. Medzi prvkami sú páky, bloky, skrutky, kolesá na nápravách, naklonené roviny, klin. Všetky tieto zariadenia spolupracujú. Vďaka nim si človek veľmi uľahčuje prácu. Prenos mechanickej energie z jednej časti zariadenia do druhej sa môže uskutočniť rôznymi spôsobmi. Reťaze, remene, ozubené kolesá alebo ozubené kolesá sú považované za najbežnejšie zariadenia, ktoré pomáhajú prenášať silu a spôsobujú, že sa jednotlivé prvky pohybujú pomalšie alebo rýchlejšie, v jednom alebo druhom smere. Zložité a vysokorýchlostné zariadenia sú riadené akozvyčajne elektronické zariadenia. Elektrické senzory vďaka špeciálnemu nastaveniu ukazujú, kedy je potrebné zapnúť konkrétny mechanizmus, taktiež dohliadajú na správny a stabilný chod systému.
Mnoho zariadení prišlo do moderného života človeka od staroveku. Ľudia neustále zdokonaľujú zložité mechanizmy, čím rozširujú rozsah ich aplikácie. Nepochybne v každodennom živote človeka zaujímajú rôzne zariadenia veľmi dôležité miesto. Veľa si nemožno predstaviť bez použitia jednoduchých a zložitých mechanizmov. Zariadenia sú široko používané v stavebníctve, poľnohospodárstve, baníctve a iných oblastiach ľudskej činnosti.
