محتويات
الألة البسيطة هي التي تتطلب حركة واحدة فقط
عبارة صحيحة ، الألة البسيطة هي التي تتطلب حركة واحدة فقط.
ما هي الألة البسيطة
الآلات البسيطة هي عبارة عن أدوات أساسية تم تصميمها من أجل المساعدة في القيام بالأنشطة البدنية المعقدة ، وتم تصنيع الآلات البسيطة من أجل تغيير اتجاه القوة أو شدتها.
كيف تعمل الألة البسيطة
المبدأ الأساسي للآلات البسيطة هو أن القوة تطبق في نقطة ما وتنتقل إلى نقطة أخرى ، القوة المطبقة هي قوة الإدخال التي تتجلى في الإخراج كقوة الإخراج ، ويمكن للآلات البسيطة إنجاز واحدة أو أكثر من الوظائف التالية:
- نقل القوة من نقطة إلى أخرى
- تغيير اتجاه القوة
- زيادة مقدار القوة
- زيادة مسافة أو سرعة القوة
يعد عزم الدوران ضروريًا للآلة لتعمل متى كانت هناك حركة دورانية ، ويتم تعريف عزم الدوران على أنه ناتج القوة والمسافة التي يحدث حولها الدوران.
الميزة الميكانيكية للآلات البسيطة
تعمل الآلات البسيطة من خلال الرافعة ، والمعروفة باسم الميزة الميكانيكية ، حيث يتم مضاعفة قوة الإدخال ، مما يسهل استخدامها ، يتم تعريف الميزة الميكانيكية المثالية (IMA) لآلة بسيطة رياضيًا على أنها نسبة قوة الخرج وقوة الإدخال.
الميزة الميكانيكية المثالية = قوة الإخراج / قوة الإدخال
توضح المعادلة أنه كلما زادت الميزة الميكانيكية ، قلت قوة الإدخال.
ولأن الآلات لا يمكن أن تكون مثالية ، سيكون هناك بعض فقدان الطاقة بسبب الاحتكاك ، لذلك فإن الميزة الميكانيكية التي يتم الحصول عليها من الآلات البسيطة هي الميزة الميكانيكية الفعلية (AMA). تمنح نسبة الميزة الميكانيكية الفعلية إلى المثالية كفاءة الماكينة.
الكفاءة = AMA / IMA × 100٪
بمعنى آخر لا يمكن لأي آلة أن تكون فعالة بنسبة 100٪.[1]
أنواع الآلات البسيطة
- إسفين
- المحور والعجلة
- الرافعة
- المستوى المائل
- البرغي
- البكرة
إسفين: هو أحد الأمثلة الشائعة على الآلات البسيطة التي تساعد في ممارسة قوة خارجية على مساحة سطح شاسعة على الإسفين لتطبيق القوة ، والتي يتم تضخيمها بعد ذلك إلى منطقة معينة على الإسفين لإجراء المهمة ، الظفر هو شكل إسفين شائع مع منطقة رأس مسمار كبيرة تطبق القوة ونقطة مدمجة ومركزة لممارسة القوة ، يمكن أن يثقب الظفر الخشب بسبب القوة المتزايدة للنقطة ، تتقدم نقطة الظفر الإسفينية لأنها تخترق الخشب مما يؤدي إلى فصل الخشب عن بعضه.
المحور والعجلة:عبارة عن آلات بسيطة تساعد في تقليل الاحتكاك المطلوب بهدف تحريك شيء ما ، مما يجعل نقله سهل ، ومن المهم إدارة قوة الاحتكاك عند تحريك الجسم لجعله يتدحرج وبمجرد أن يتحرك الجسم ، فإن القوة المؤثرة عليه تقابلها قوة الاحتكاك.
الرافعة: هي عبارة عن آلة بسيطة تتكون من نقطة ارتكاز وحمولة وقوة ، يشير الحمل إلى الكائن الذي يتم تحريكه أو رفعه ، بينما تشير القوة إلى الضغط الخارجي الذي يمارس على الجسم لرفع أو تحريك الحمل ، فإن نقطة الارتكاز هي نقطة المركز.
المستوى المائل: يكون الرفع أسهل على الأسطح المائلة ، وتعتبر المنحدرات هي أداة شائعة يستخدمها المهندسون لرفع العناصر إلى مكان أعلى ، يمكن رفع الجسم بإحدى طريقتين: بشكل مستقيم أو عن طريق دفعه للأعلى بشكل مائل ، يتم تغطية أقصر مسافة أثناء رفع أي شيء بشكل مستقيم ، ولكنها تتطلب مزيدًا من القوة ، على عكس ذلك يتطلب استخدام مستوى مائل قوة أقل ، ولكن يجب على الشخص تطبيقها عبر منطقة أوسع.
البرغي: هو نوع من الآلات البسيطة ذات مستوى مائل ملفوف حول عمود ، تخدم البراغي غرضين رئيسيين: الحفاظ على الأشياء معًا ورفع شيء ما ، يجعل التفاف البرغي حول العمود مفيدًا للحفاظ على الأشياء معًا.
يمكن لأي شخص إزالة المسمار فقط عن طريق فكه لأن الخيوط لها قبضة قوية على سطح المادة ، مثل الأسنان ومن أشهر الأمثلة على البرغي هو مقبس السيارة وأغطية الجرار والسلالم الحلزونية والمقاعد الدوارة.
البكرة: البكرة هي آله تُستخدم لتغيير اتجاه القوة ، مثلاً يتم استخدامها من أجل رفع علم أو شيء ثقيل ، حيث يمكن رفع الحجر باستخدام بكرة مكونة من حبل وعجلة عن طريق سحب الحبل لأسفل والاستفادة من قوة الجاذبية.
مميزات استخدام الألة البسيطة
تعما الالات البسيطة على تحقيق المهمة بنجاح وبسرعة ، وتوفر العديد من المميزات ومن ضمنها التالي:
- سهولة البناء والتركيب.
- هذه الآلات البسيطة ليست باهظة الثمن.
- تساعد هذه الآلات على إنجاز المهمة بسرعة كبيرة.
- تساعد على توفير الوقت ويقلل من إجهاد البشر.
- من خلال مراقبة وفهم مبدأ الآلات البسيطة ، يمكن للمرء أن يفكر بشكل أكثر إبداعًا ، مما يؤدي إلى ابتكار آخر.
- حتى من خلال تقليل العمل ، يمكن للناس أيضًا الحصول على وقت فراغ لتعلم أشياء جديدة وتنفيذ أفكارهم.
أمثلة على الألة البسيطة
تستخدم الآلات البسيطة بشكل يومي ومستمر ومن أشهر الأمثلة على الآلة البسيطة مايلى:
- المسامير
- أغطية الزجاجات
- مضخات المياه
- الرافعات
- الباب الدوارة
- الفأس كسارة البندق
- السكين[2]
ما هي الآلة المركبة
الآلات المركبة هي أداة تتكون من اثنين أو أكثر من الآلات البسيطة للعمل ، وتعتبر عربة التسوق من أشهر الأمثلة على على الآلة المركبة لأنها تتكون من الرافعة والعجلة والمحور.
استخدامات الآلات المركبة
هذه بعض استخدامات الآلات المركبة
- تحريك الأشياء الثقيلة
- فتح الزجاجات
- رفع الأحمال
- الحفر
- لقطع شيء ما
تحريك الأشياء الثقيلة: من أهم وأشهر استخدامات الآلات المركبة عن حمل وتحريك الأشياء الثقيلة بجهد أقل ، مثل حمل الأشياء على عربة التسوق دون بذل الكثير من الجهد.
فتح الزجاجات:يتم فتح معظم العبوات بمساعدة آلة مركبة تسمى فتاحة العلب المصنوعة من أربع آلات بسيطة وهما رافعة وتروس ومحور وآسفين.
رفع الأحمال: تُستخدم الآلات المركبة في رفع الأحمال ، مثلً تستخدم الرافعة لرفع الوزن أو الأحمال ، حيث تتكون الرافعة من عدة آلات بسيطة مثل: رافعة ونقطة ارتكاز وبكرة وعجلات ومحور.
الحفر: تستخدم الآلات المركبة في حفر الأرض أو تحتاج إلى بناء أي نوع من البناء، تُعرف هذه الآلات المركبة بالحفارات وتتكون من عجلات ومحاور وأذرع.
المقص: المقص هو واحد من الآلات المركبة التي تستخدم بشكل يومي لقطع شيء ما عن طريق تطبيق الآلتين البسيطتين المعروفة باسم الوتد والرافعة.
مزايا الآلة المركبة
هذه بعض الفوائد الرئيسية للآلات المركبة:
- تعطى ميزة ميكانيكية أعلى
- لا تحتاج كمية كبيرة من القوة
- تتطلب جهد أقل
- تجعل العمل أسهل
- يمكن تغيير اتجاه القوة بسهولة
