6 veidu vienkāršas mašīnas

Darbs tiek veikta, izmantojot a spēks no attāluma. Šīs sešas vienkāršās mašīnas rada lielāku izejas spēku nekā ieejas spēks; šo spēku attiecība ir mehāniskā priekšrocība no mašīnas. Visas sešas šeit uzskaitītās vienkāršās mašīnas ir izmantotas tūkstošiem gadu, un grieķu filozofs kvantitatīvi noteica fiziku, kas bija aiz tām. Arhimēdi (apm. 287–212 pirms mūsu ēras). Kombinējot, šīs mašīnas var izmantot kopā, lai radītu vēl lielākas mehāniskās priekšrocības, piemēram, velosipēda gadījumā.

A svira ir vienkārša mašīna, kas sastāv no nekustīga objekta (bieži vien kāda veida stieņa) un balsta (vai šarnīra). Ja spēks tiek pielietots cieta objekta vienam galam, tas pagriežas ap balsta daļu, izraisot spēka palielinājumu citā vietā gar nekustīgo priekšmetu. Pastāv trīs sviru klases atkarībā no tā, kur ieejas spēks, izejas spēks un atbalsta punkts ir savstarpēji saistīti. Agrākā svira tika izmantota kā līdzsvara skala līdz 5000 BCE; Arhimēds tiek kreditēts, sakot: "Dodiet man vietu, kur stāvēt, un es pārvietošu zemi." Beisbola nūjas, zāģi, ķerras un lauznis ir visu veidu sviras.

Ritenis ir apaļa ierīce, kas ir piestiprināta ar stingru stieni tā centrā. Uz riteni pieliktais spēks izraisa ass griešanos, ko var izmantot spēka palielināšanai (piemēram, ar virvi ap asi). Pārmaiņus spēks, kas pielikts, lai nodrošinātu griešanos uz asi, nozīmē riteņa griešanos. To var uzskatīt par sviras veidu, kas griežas ap centrālo atbalsta punktu. Agrākā zināmā riteņu un asu kombinācija bija četrriteņu ratiņu rotaļlietu modelis, kas izgatavots Mezopotāmijā apmēram 3500 BC. Ferra diski, riepas un rites tapas ir riteņu un asu piemēri.

Slīpi plakne ir plaknes virsma, kas novietota leņķī pret citu virsmu. Tā rezultātā tiek veikts tāds pats darba apjoms, pieliekot spēku lielākā attālumā. Visvienkāršākā slīpā plakne ir rampa; tas prasa mazāku spēku, lai pārvietotos pa nobrauktuvi uz augstāku pacēlumu, nekā vertikāli uzkāpt uz šo augstumu. Neviens neizgudroja slīpo plakni, jo tā dabā sastopama dabiski, taču lielu ēku celtniecībai cilvēki izmantoja rampas (monumentālā arhitektūra) jau 10 000–8 500 BC. Arhimēda grāmata "Plaknes līdzsvars" apraksta dažādu ģeometrisko plakņu figūru smaguma centrus.

Ķīli bieži uzskata par dubultā slīpu plakni - abas puses ir slīpi -, kas pārvietojas, lai pieliktu spēku gar sāniem. Spēks ir perpendikulārs slīpām virsmām, tāpēc tas izspiež divus objektus (vai viena objekta daļas) viens no otra. Cirvji, naži un kalti ir ķīļi. Parastais "durvju ķīlis" izmanto spēku virsmām, lai nodrošinātu berzi, nevis atsevišķas lietas, bet tas principā joprojām ir ķīlis. Ķīlis ir vecākā vienkāršā mašīna, kuru izgatavojuši mūsu senči Homo erectus vismaz tik ilgi, cik 1,2 miljoni gadu līdz izgatavot akmens darbarīkus.

Skrūve ir ass, kuras gar virsmu ir slīpa rieva. Pagriežot skrūvi (uzliekot griezes moments), spēks tiek pielikts perpendikulāri rievai, tādējādi rotācijas spēku pārveidojot par lineāru. To bieži izmanto, lai kopā sastiprinātu priekšmetus (kā to dara aparatūras skrūve un skrūve). Babilonieši Mezopotāmijā attīstīja skrūvi 7. gadsimtā pirms mūsu ēras, lai paceltu ūdeni no zemu esoša ķermeņa uz augstāku (apūdeņot dārzu no upes). Šī mašīna vēlāk tiks dēvēta par Arhimēda skrūvi.

Trīsi ir ritenis ar rievu gar malu, kur var ievietot virvi vai trosi. Lai samazinātu nepieciešamā spēka lielumu, tiek izmantots spēka pielietošanas princips lielākā attālumā, kā arī virves vai troses spriegojums. Lai ievērojami samazinātu spēku, kas sākotnēji jāpieliek objekta pārvietošanai, var izmantot sarežģītas skriemeļu sistēmas. 7. gadsimtā pirms mūsu ēras babilonieši izmantoja vienkāršus skriemeļus; pirmo sarežģīto (ar vairākiem riteņiem) izgudroja grieķi apmēram 400 BC. Arhimīds pilnveidoja esošo tehnoloģiju, padarot pirmo pilnībā realizēto bloku un risinājumu.

Pirmo vārdu "mašīna" ("machina") grieķu valodā lietoja seno grieķu dzejnieks Homērs 8. gadsimtā pirms mūsu ēras, kurš to izmantoja, lai atsauktos uz politiskām manipulācijām. Grieķu dramaturgam Aeschylus (523–426 BC) ir piešķirta šī vārda lietošana, atsaucoties uz tādām teātra mašīnām kā "deus ex machina"vai" dievs no mašīnas. "Šī mašīna bija celtnis, kas atveda uz skatuves aktierus, kas spēlē dievus.

• Bautista Paz, Emilio, et al. "Mašīnu un mehānismu īsa ilustrēta vēsture." Dordrehta, Vācija: Springer, 2010. Drukāt.
• Ceccarelli, Marco. "Arhimēda ieguldījums mehānikā un mehānismu projektēšanā." Mehānisms un mašīnu teorija 72 (2014): 86–93. Drukāt.
• Chondros, Thomas G. "Arhimēda dzīves darbi un mašīnas." Mehānisms un mašīnu teorija 45.11 (2010): 1766–75. Drukāt.
• PIsano, Raffaele un Danilo Capecchi. "Par arhimēda saknēm Torricelli mehānikā." Arhimēda ģēnijs: 23 gadsimtu ietekme uz matemātiku, zinātni un inženierzinātnes. Red. Paipetis, Stefans A. un Marco Ceccarelli. Sirakūzā, Itālijā, 2010. gada 8. – 10. Jūnijā notikušās starptautiskās konferences materiāli. Dordrehta, Vācija: Springer, 2010. 17–28. Drukāt.
• Voterss, Šauns un Džordžs A. Aggidis. "Vairāk nekā 2000 gadu pārskats: Arhimēda skrūves atdzimšana no sūkņa uz turbīnu." Atjaunojamās un ilgtspējīgās enerģijas pārskati 51 (2015): 497–505. Drukāt.