Seit der Antike versucht der Mensch, sich die Arbeit zu erleichtern. Dazu nutzt er verschiedene Geräte. Was sind die einfachsten Mechanismen? Welche Arten von Geräten gibt es? Was ist der Unterschied zwischen einfachen und komplexen Mechanismen? Darüber und vieles mehr - später im Artikel.
Allgemeine Informationen
Einfache Mechanismen (aus dem Griechischen. "Maschine, Werkzeug") - Geräte, die einen Kraftzuwachs bringen. Einige dieser Geräte tauchten bereits in der Antike auf. Einfache Mechanismen können unabhängige Geräte oder Elemente komplexerer Einheiten sein. Je nach Bauart wird auch der Umfang dieses oder jenes Geräts bestimmt. Die Verwendung einfacher Mechanismen erleichtert die menschliche Aktivität erheblich. Solche Geräte geben einen Kraftgewinn. Zum Beispiel hat ein Keil, der in einen Baumstamm getrieben wird, mehr Kraft als der Schlag auf die Vorrichtung selbst. Daher platzt der Baum schnell in verschiedene Richtungen. Gleichzeitig fällt der Schlag auf den Keil von oben nach unten und Teile des Stammes bewegen sich seitlich auseinander. Das heißt, in diesem Fall findet auch eine Bewegungsrichtungsumwandlung statt.
Einfache Mechanismen. Beispiele
Es gibt verschiedene Arten von Fixtures:
Schiefe Ebene
a) Die Schraube wird in Schrauben verwendet, wie ein Bohrer in Presslufthämmern, Bohrern; kann auch als Hebemechanismus dienen (Archimedische Schraube);
b) Der Keil trägt zu einer Druckerhöhung bei, indem er die Masse auf einen kleinen Bereich konzentriert. Verwendet in Kugel, Schaufel, Speer.
Ein Hebel ist ein von Archimedes beschriebenes Gerät. Kann als Trigger fungieren, Sch alter.
a) Das Tor wird für die Riemenübertragung und die Wasserentnahme aus dem Brunnen verwendet.
Das Rad (erfunden 3000 v. Chr. von den Sumerern) ist ein integraler Bestandteil des Transportsystems.
Der Kolben trägt zur Nutzung der Energie von erhitzten expandierenden Gasen oder Dampf bei. Dieses Gerät wird in Dampfmaschinen und Schusswaffen verwendet.
Tor
Dieses Gerät ist eine Trommel (Zylinder), an der der Griff befestigt ist. In der Regel wurde es als Hebemechanismus zum Heben von Wasser aus einem Brunnen verwendet. Der Kraftgewinn, der bei der Verwendung des Tors erzielt wird, wird durch das Verhältnis des Radius des Kreises, entlang dem sich der Griff bewegt, zum Radius des Zylinders (Trommel), auf den das Seil gewickelt ist, bestimmt. Die Winde gehört zum modernen Tortyp. Diese Vorrichtung ist ein System, das einen Zylinder und zwei Zahnräder mit unterschiedlichen Radien umfasst. Der Kraftgewinn, den die Winde im Allgemeinen gibt, wird durch die kombinierte Wirkung der beiden Tore bestimmt. Moderne Geräte geben einen vierzighundertfachen Gewinn.
Schiefe Ebene
Dieser einfache Mechanismus wird auch oft beim Heben schwerer Körper verwendet. Der Kraftgewinn wird durch das Verhältnis der Länge des Geräts selbst zu seiner Höhe bei geringer Reibung bestimmt. Um eine große Kraft zu erzeugen (z. B. für den Betrieb eines Eisbrechers oder zum Hacken von Brennholz), wird häufig eine Art schiefe Ebene verwendet - ein Keil. Seine Wirkung beruht darauf, dass bei einer großen Kraft in Richtung des Fußes große Kräfte entstehen, die senkrecht zu den Seitenflächen des Geräts stehen. Eine andere Art von schiefer Ebene ist die Schraube. Genau wie ein Keil ist dieses Gerät in der Lage, die Richtung oder den numerischen Wert der ausgeübten Kraft zu ändern.
Einfache Mechanismen. Hebel
Dies ist ein starrer Körper, der sich um eine (feste) Stütze drehen kann. Der kleinste Abstand, der den Drehpunkt und die gerade Linie trennt, entlang der die Kraft auf den Hebel wirkt, wird als Schulter der Kraft bezeichnet. Um es zu finden, sollten Sie die Senkrechte vom Drehpunkt auf die Wirkungslinie der Kraft senken. Die Länge dieser Senkrechten ist die Schulter. F1 und F2 sind die auf den Hebel wirkenden Kräfte. Die auf das Gerät wirkenden Arme sind L1 und L2. Der Hebel ist dann im Gleichgewicht, wenn die auf ihn wirkenden Kräfte umgekehrt proportional zu den Schultern sind. Diese Regel kann als Formel dargestellt werden: F1 / F2=L1 / L2. Dieses Prinzip wurde von Archimedes aufgestellt. Diese Regel zeigt, dass eine große Kraft mit einem Hebel durch eine kleinere ausgeglichen werden kann. Die auf eine Schulter ausgeübte Kraft ist um ein Vielfaches größer als die auf die andere, je größer eine Schulter istzweite.
Wie werden Gadgets heute verwendet?
Einfache Mechanismen im Alltag sind weit verbreitet. Es wäre also ziemlich schwierig, einen Wasserhahn zu öffnen, wenn er keinen kleinen Griff hätte, der ein ziemlich effektiver Hebel ist. Das Gleiche gilt für den Schraubenschlüssel, der zum Lösen oder Anziehen von Muttern oder Schrauben verwendet wird. Je länger der Griff, desto einfacher wird die Aktion. Bei der Arbeit mit schweren oder großen Schrauben und Muttern bei der Reparatur komplexer Mechanismen werden Werkzeugmaschinen, Autos und Schraubenschlüssel mit bis zu einem Meter langen Griffen verwendet. Auch die gewöhnlichste Tür gehört zu den fraglichen Gerätetypen.
Wenn Sie versuchen, die Tür in der Nähe ihrer Befestigung zu öffnen, wird es sehr schwierig sein. Je weiter der Griff jedoch von den Scharnieren entfernt ist, desto einfacher lässt sich die Tür öffnen. Ein gutes Beispiel ist der Stabhochsprung. Seine Länge beträgt etwa fünf Meter. Mit Hilfe dieses Hebels und dem richtigen Kraftaufwand schafft es der Athlet, bis zu sechs Meter hoch zu fliegen. Der lange Arm ist etwa drei Meter lang. Hebel sind auch in verschiedenen Teilen des menschlichen Körpers und des tierischen Körpers zu finden. Dies sind insbesondere Kiefer, Gliedmaßen. Haush altsbeispiele für einen Hebel sind Drahtschneider, Scheren zum Schneiden von Metall oder Papier. Maschinen verschiedener Art haben auch Vorrichtungen in ihrem Design, die es ermöglichen, an Kraft zu gewinnen. Zum Beispiel Pedale oder eine Handbremse an einem Fahrrad, Nähmaschinengriffe, Klaviertasten.
Komplexe Anwendung von Vorrichtungen
Einfache Mechanismen kommen in einer Vielzahl von Kombinationen vor. Kombinierte Geräte bestehen aus zwei oder mehr Teilen. Es muss kein komplexer Mechanismus sein – viele einfache Geräte können als komplex angesehen werden. Im Fleischwolf gibt es also einen Griff (Tor), eine Schraube, die das Fleisch drückt, und einen Messerschneider (Keil). Bei Armbanduhren werden die Zeiger durch ein System von Zahnrädern gedreht, die unterschiedliche Durchmesser haben und miteinander verzahnt sind. Einer der bekannten kombinierten einfachen Mechanismen ist ein Wagenheber. Es verwendet eine Kombination aus Kragen und Schraube.
Schlussfolgerung
Wie sich herausstellte, erleichtern einfache Mechanismen die Arbeit eines Menschen erheblich. Sie können aus einem oder mehreren Teilen bestehen. Gleichzeitig können sie auch bei Vorhandensein von zwei oder mehr Elementen einfach bleiben, aber auch recht komplex sein. Verschiedene Einheiten, Druckmaschinen, Motoren umfassen mehrere Teile. Unter den Elementen befinden sich Hebel, Blöcke, Schrauben, Räder auf Achsen, schiefe Ebenen, ein Keil. Alle diese Geräte arbeiten zusammen. Dank ihnen erleichtert eine Person die Arbeit erheblich. Die Übertragung mechanischer Energie von einem Teil des Geräts zum anderen kann auf verschiedene Weise erfolgen. Ketten, Riemen, Zahnräder oder Zahnräder gelten als die gebräuchlichsten Geräte, die zur Kraftübertragung beitragen und einzelne Elemente langsamer oder schneller in die eine oder andere Richtung bewegen. Komplexe und schnelle Geräte werden so gesteuertin der Regel elektronische Geräte. Elektrische Sensoren zeigen dank einer speziellen Einstellung an, wann es notwendig ist, einen bestimmten Mechanismus einzusch alten, sie überwachen auch den korrekten und stabilen Betrieb des Systems.
Viele Geräte kamen aus der Antike in das moderne Leben des Menschen. Die Menschen verbessern ständig komplexe Mechanismen und erweitern so den Umfang ihrer Anwendung. Zweifellos nehmen im täglichen Leben einer Person verschiedene Geräte einen sehr wichtigen Platz ein. Vieles ist ohne den Einsatz einfacher und komplexer Mechanismen nicht mehr vorstellbar. Geräte werden häufig im Bauwesen, in der Landwirtschaft, im Bergbau und in anderen Bereichen menschlicher Aktivitäten eingesetzt.
