محتويات
لوح يرتكز على نقطة ثابتة تسمى نقطة الارتكاز
الرافعة .
الرافعة هي عبارة عن لوح يرتكز على نقطة ثابتة تسمى نقطة الارتكاز، وقد تؤدي أي قوة أو جهد على أحد الأطراف الحرة على جانبي نقطة الارتكاز إلى حركة الرافعة حول نقطة الارتكاز، والرافعة في حياتنا اليومية تعتبر أحد الأدوات البسيطة التي تستخدم في بعض المهام اليومية للتسهيل على الإنسان، وهي أحد أوائل الآلات التي اخترعها الإنسان وصنعها، وهي تستخدم في نقل وتحريك أي جسم بعد تأثره بقوة بشخص ما.[1]
تعريف الرافعة
هي عبارة عن آلة بسيطة تتكون من لوح يدور حول نقطة ثابتة تسمى نقطة ارتكاز .
تم اكتشاف الرافعة واختراعها بهدف تسهيل الأعمال اليومية؛ حيث أنها آلات بسيطة تجعل العمل أسهل عبارة عن لوح متحرك يدور حول نقطة ثابتة (نقطة ارتكاز)، وتساعدنا الرافعة في تحريك أو رفع الأشياء عن طريق تقليل العمل والجهد المبذولز
وذلك من خلال استخدام عزم الدوران الذي يساعد في تحريك أو رفع الأشياء؛ وعزم الدوران هو مقدار الالتواء الناتج عن قوة لديها القدرة على التسبب في دوران جسم حول محور، ويتم زيادة عزم الدوران إلى أقصى حد عندما تكون القوة المطبقة عمودية على ذراع الرافعة.[2]
تتكون أجزاء الرافعة بشكل أساسي من التالي:
- نقطة الارتكاز: النقطة التي ترتكز عليها الرافعة وتدور حولها.
- الجهد: يتميز بمقدار العمل الذي يقوم به المشغل ويتم حسابه على أنه القوة المستخدمة مضروبة في المسافة التي يتم استخدام القوة خلالها.
- الحمل: الجسم الذي يتم تحريكه أو رفعه؛ يشار إليه أحيانًا بالمقاومة.
وتتمثل الأمثلة الحياتية على الروافع في الكماشة أو الزرادية التي تستخدم للإمساك بأشياء صغيرة؛ حيث تكون يد الشخص تستخدم القوة (الجهد)، والجزء الذي يمسك بالجسم هي (الحمل)، وتقع نقطة الارتكازعند المسمار الذي يسمح لأسنان الكماشة بالدوران، وتعتبر الأرجوحة المكونة من شخصين هي مثال آخر على الرافعة؛ حيث تقع نقطة الارتكاز في المنتصف، والشخص الأول يطبق الحمل لأسفل، وعلى الطرف الآخر من الأرجوحة يقوم شخص آخر بتطبيق الجهد لأسفل.[3]
أنواع الرافعة
- رافعة من الدرجة الأولى.
- رافعة من الدرجة الثانية.
- رافعة من الدرجة الثالثة.
رافعة من الدرجة الأولى: تتكون الرافعة من الدرجة الأولى من نقطة الارتكاز بين الحمل والجهد؛ حيث أن المسافة بين نقطة الارتكاز والحمل أصغر من المسافة بين نقطة الارتكاز والجهد، وعند ذلك يلزم بذل جهد أقل لتحريك الحمل لمسافة أقصر، وبالتالي المسافة بين الجهد ونقطة الارتكاز أكبر، فسيتحرك الحمل لمسافة أكبر، ومن الأمثلة على الرافعة التي تنتمي إلى الدرجة الأولى المقصات والمناشير، وسحب مسمار من لوح خشبي أيضًا يمثل رافعة من الدرجة الأولى.
رافعة من الدرجة الثانية: تتكون الرافعة من الدرجة الثانية إذا كان الحمل يقع في المنتصف بين نقطة الارتكاز والجهد، والمسافة بين نقطة الارتكاز والحمل أقل من المسافة بين نقطة الارتكاز والجهد المبذول على الرافعة، عند ذلك يلزم قدر أقل من الجهد لتحريك الحمل، وتكون المسافة بين الجهد والحمل أقل من نقطة الارتكاز، وبالتالي يلزم بذل مزيد من الجهد لتحريك الحمل، ومن الأمثلة على الرافعة التي تنتمي إلى الدرجة الثانية فتاحة الزجاجات وعربة اليد والكباسات وكسارة البندق.
رافعة من الدرجة الثالثة: وتتكون الرافعة من الدرجة الثالثة إذا كان الجهد يقع في المنتصف بين نقطة الارتكاز والجهد، وتكون المسافة بين نقطة الارتكاز والحمل أصغر، وبالتالي سيتطلب الأمر جهدًا أقل لتحريك الحمل، وإذا كانت المسافة بين الجهد ونقطة الارتكاز أقل، يمكن للحمل أن يتحرك لمسافة أكبر، ومن الأمثلة على الرافعة التي تنتمي إلى الدرجة الثالثة مضرب البيسبول، والمكنسة، ورفع المياه من البئر، والقوس والسهم، والفك البشري.[4]
أهمية الروافع
للرافعة أهمية كبيرة في حياة الإنسان اليومية، لأنها تسهل عليه أشياء كثيرة، وتوفر الكثير من الوقت والجهد، وتتمثل أهمية الروافع في الآتي:
- تسهل الرافعات رفع المواد الثقيلة وإزالة الأشياء الدقيقة وقطع الأشياء وفصل المواد، كالمقص.
- تعمل على زيادة المسافة من خلال تحريك جسم ما لمسافة أطول باستخدام القوة المؤثرة في المسافة الصغيرة، مثل المكنسة اليدوية.
- تعمل على زيادة القوة من خلال توفير الجهد المبذول باستخدام القوة الصغيرة لبذل جهد كبير كتحريك حمولة ثقيلة، مثل عربة اليد وفتاحة الزجاجات.
- تعمل على حماية الإنسان من الأخطار عند استخدامها لالتقاط المواد الساخنة والباردة والسامة، كملقط الفحم والثلج.
- تعمل على زيادة سرعة الأجسام، مثل مضرب الهوكي الذي يزيد من سرعة الكرة.
- تعمل على نقل الأجسام من مكان لآخر، مثل عربة اليد التي تستخدم في حمل الأشياء بدون بذل مجهود.
- تستخدم في مسك الأجسام الصغيرة جدًا بدقة، مثل الملقاط.
- تسمح لك بنقل الأحمال الضخمة أو الثقيلة جدًا بحيث لا يمكن حملها بذراعيك، مثل عربة اليد.[5]
