6 видов простых машин

Работа выполняется путем применения сила на расстоянии. Эти шесть простых машин создают большую выходную силу, чем входная сила; соотношение этих сил является механическое преимущество машины. Все шесть простых машин, перечисленных здесь, использовались в течение тысячелетий, и физика, стоящая за некоторыми из них, была количественно оценена греческим философом. Архимед (Ки 287–212 до н.э.). В сочетании эти машины могут использоваться вместе для создания еще большего механического преимущества, как в случае с велосипедом.

рычаг это простая машина, которая состоит из жесткого объекта (часто какого-то стержня) и точки опоры (или опоры). Приложение силы к одному концу жесткого объекта заставляет его поворачиваться вокруг точки опоры, вызывая увеличение силы в другой точке вдоль жесткого объекта. Существует три класса рычагов, в зависимости от того, где входное усилие, выходное усилие и точка опоры связаны друг с другом. Самый ранний рычаг использовался как весы до 5000 г. до н.э.; Архимеду приписывают высказывание: «Дайте мне место, чтобы я встал, и я переверну землю». Бейсбольные биты, качели, тачки и ломы - все это виды рычагов.

Колесо представляет собой круговое устройство, которое прикреплено к жесткой планке в его центре. Сила, приложенная к колесу, заставляет ось вращаться, что может быть использовано для увеличения силы (например, посредством вращения веревки вокруг оси). С другой стороны, сила, приложенная для обеспечения вращения на оси, приводит к вращению колеса. Это можно рассматривать как тип рычага, который вращается вокруг центральной точки опоры. Самая ранняя известная комбинация колеса и оси была игрушечной моделью четырехколесной тележки, сделанной в Месопотамии около 3500 года до нашей эры. чертово колесошины и скалки являются примерами колес и осей.

Наклонная плоскость - это плоская поверхность, установленная под углом к ​​другой поверхности. Это приводит к выполнению того же объема работы путем применения силы на более длинном расстоянии. Самая основная наклонная плоскость - это рампа; требуется меньше усилий, чтобы подняться по трапу на более высокую высоту, чем подниматься на эту высоту по вертикали. Никто не изобрел наклонную плоскость, поскольку она встречается в природе естественно, но люди использовали пандусы для строительства больших зданий (монументальная архитектура) уже в 10 000–8 500 до н.э. Архимед "В равновесии на плоскости" описывает центры тяжести для различных геометрических плоских фигур.

Клин часто считается двойной наклонной плоскостью - обе стороны наклонены - он движется, чтобы оказывать силу по длине сторон. Сила перпендикулярна наклонным поверхностям, поэтому она раздвигает два объекта (или части одного объекта) друг от друга. Топоры, ножи и долота - это клинья. Обычный «дверной клин» использует силу на поверхностях, чтобы обеспечить трение, а не отдельные вещи, но это все еще в основном клин. Клин - самая старая простая машина, сделанная нашими предками человек прямоходящий по крайней мере, так давно, как 1,2 миллиона лет сделать каменные инструменты.

Винт - это вал, который имеет наклонную канавку вдоль своей поверхности. Вращая винт (применяя крутящий момент), сила приложена перпендикулярно канавке, переводя вращающую силу в линейную. Он часто используется для скрепления предметов (как это делают крепежные винты и болты). Вавилоняне в Месопотамии разработали винт в 7-м веке до нашей эры, чтобы поднять воду из низменного тела в более высокое (орошать сад из реки). Эта машина позже будет известна как винт Архимеда.

Шкив - это колесо с канавкой по краю, где можно разместить веревку или трос. Он использует принцип приложения силы на большее расстояние, а также натяжение в канате или тросе, чтобы уменьшить величину необходимой силы. Сложные системы шкивов могут быть использованы для значительного уменьшения силы, которая должна первоначально применяться для перемещения объекта. Простые шкивы использовались вавилонянами в 7-м веке до нашей эры; Первый сложный (с несколькими колесами) был изобретен греками около 400 г. до н.э. Архимед усовершенствовал существующую технологию, сделав первый полностью реализованный блок и снасть.

Первое употребление слова «машина» («machina») в греческом было древнегреческим поэтом Гомером в 8-м веке до нашей эры, который использовал его для обозначения политических манипуляций. Греческому драматургу Эсхилу (523–426 гг. До н.э.) приписывают использование этого слова в отношении театральных машин, таких как «Deus Ex Machina"или" бог из машины ". Эта машина была журавлем, который приводил актеров, играющих богов, на сцену.

• Баутиста Пас, Эмилио и др. «Краткая иллюстрированная история машин и механизмов». Дордрехт, Германия: Springer, 2010. Распечатать.
• Чеккарелли, Марко. "Вклад Архимеда в механику и конструирование механизмов." Механизм и Теория Машин 72 (2014): 86–93. Распечатать.
• Чондрос, Томас Г. "Архимед Лайф Воркс и Машины." Механизм и Теория Машин 45.11 (2010): 1766–75. Распечатать.
• Писано, Раффаэле и Данило Капеччи. «Об архимедовых корнях в механике Торричелли». Гений Архимеда: 23 века влияния на математику, науку и технику. Ред. Пайпетис, Стефанс А. и Марко Чеккарелли. Материалы международной конференции, состоявшейся в Сиракузах, Италия, 8–10 июня 2010 г. Дордрехт, Германия: Springer, 2010. 17–28. Распечатать.
• Уотерс, Шон и Джордж А. Aggidis. "Обзор за 2000 лет: возрождение винта Архимеда от насоса к турбине." Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии 51 (2015): 497–505. Распечатать.