Od pradávna se člověk snaží usnadnit si práci. K tomu využívá různá zařízení. Jaké jsou nejjednodušší mechanismy? Jaké jsou typy těchto zařízení? Jaký je rozdíl mezi jednoduchými a složitými mechanismy? O tom a mnohem více - dále v článku.
Obecné informace
Jednoduché mechanismy (z řečtiny. „stroj, nástroj“) – zařízení, která zvyšují sílu. Některá z těchto zařízení se objevila již ve starověku. Jednoduché mechanismy mohou být nezávislá zařízení nebo být prvky složitějších jednotek. V závislosti na typu konstrukce je také určen rozsah toho či onoho zařízení. Použití jednoduchých mechanismů velmi usnadňuje lidskou činnost. Taková zařízení zvyšují sílu. Například klín zaražený do kmene má větší sílu než úder do samotného přípravku. Proto strom rychle praskne v různých směrech. Náraz do klínu přitom padá shora dolů a části klády se oddalují do stran. To znamená, že v tomto případě dochází také k transformaci ve směru pohybu.
Jednoduché mechanismy. Příklady
Existuje několik typů svítidel:
Nakloněná rovina
a) šroub se používá ve šroubech, jako vrtačka do sbíječek, vrtáků; může také sloužit jako zvedací mechanismus (Archimédův šroub);
b) klín přispívá ke zvýšení tlaku koncentrací hmoty na malé ploše. Používá se v kulce, lopatě, kopí.
Páka je zařízení popsané Archimédem. Může fungovat jako spoušť, spínač.
a) brána se používá pro řemenový převod a zvedání vody ze studny.
Kolo (vynalezené v roce 3000 př. n. l. Sumery) je nedílnou součástí převodového systému používaného v dopravě.
Píst přispívá k využití energie zahřátých expandujících plynů nebo páry. Toto zařízení se používá v parních strojích a střelných zbraních.
Brána
Toto zařízení je buben (válec), ke kterému je připevněna rukojeť. Zpravidla se používal jako zdvihací mechanismus pro zvedání vody ze studny. Zisk pevnosti, který se získá při použití brány, je určen poměrem poloměru kruhu, po kterém se rukojeť pohybuje, k poloměru válce (bubnu), na kterém je lano navinuto. Naviják patří k modernímu typu brány. Tento přípravek je systém, který obsahuje válec a dvě ozubená kola různých poloměrů. Přírůstek síly, který obecně dává navijáku, je určen kombinovaným působením dvou bran. Moderní zařízení vyhrají čtyřicetisetkrát.
Nakloněná rovina
Tento jednoduchý mechanismus se také často používá při zvedání těžkých těl. Zisk síly je určen poměrem délky samotného zařízení k jeho výšce při nízkém tření. Často se pro vytvoření velké síly (například pro provoz ledoborce nebo pro sekání palivového dříví) používá typ nakloněné roviny - klín. Jeho působení je založeno na tom, že při velké síle ve směru k zadku vznikají velké síly, které jsou kolmé na boční plochy zařízení. Dalším typem nakloněné roviny je šroub. Stejně jako klín je toto zařízení schopno změnit směr nebo číselnou hodnotu působící síly.
Jednoduché mechanismy. Páka
Toto je tuhé těleso schopné rotace kolem (pevné) podpěry. Nejmenší vzdálenost, která odděluje opěrný bod a přímku, podél které síla působí na páku, se nazývá rameno síly. Chcete-li to najít, měli byste snížit kolmici z bodu otáčení na linii působení síly. Délka této kolmice bude rameno. F1 a F2 jsou síly působící na páku. Ramena působící na zařízení jsou L1 a L2. Páka je pak v rovnováze, když síly na ni působící jsou nepřímo úměrné ramenům. Toto pravidlo lze znázornit vzorcem: F1 / F2=L1 / L2. Tento princip zavedl Archimedes. Toto pravidlo ukazuje, že velká síla s pákou může být vyvážena menší. Síla aplikovaná na jedno rameno je tolikrát větší než síla působící na druhé, o kolik je větší jedno ramenodruhý.
Jak dnes lidé používají gadgety?
Jednoduché mechanismy v každodenním životě jsou velmi běžné. Bylo by tedy docela obtížné otevřít vodovodní kohoutek, pokud by neměl malou rukojeť, což je poměrně účinná páka. Totéž lze říci o klíči, který se používá k povolení nebo utažení matic nebo šroubů. Čím delší rukojeť, tím jednodušší bude akce. Takže při práci s těžkými nebo velkými maticemi a šrouby při opravách složitých mechanismů se používají obráběcí stroje, auta, klíče s rukojetí až do délky jednoho metru. Nejobyčejnější dveře jsou také jedním z typů dotyčných zařízení.
Pokud se pokusíte otevřít dveře v blízkosti jejich upevnění, bude to velmi obtížné. Čím dále od pantů je však klika umístěna, tím snáze se dveře otevírají. Dobrým příkladem je skok o tyči. Jeho délka je asi pět metrů. Pomocí této páky a správného úsilí se sportovci podaří letět až do výšky šesti metrů. Dlouhé rameno je asi tři metry. Páky se také nacházejí v různých částech lidského těla a těla zvířat. Jedná se zejména o čelisti, končetiny. Příklady páky pro domácnost jsou řezačky drátu, nůžky na řezání kovu nebo papíru. Stroje různých typů mají také ve své konstrukci zařízení, která umožňují získat nárůst síly. Například pedály nebo ruční brzda na kole, rukojeti šicího stroje, klávesy od klavíru.
Komplexní aplikace přípravků
Jednoduché mechanismy lze nalézt v různých kombinacích. Kombinovaná zařízení obsahují dvě nebo více částí. Nemusí se jednat o složitý mechanismus – mnoho jednoduchých zařízení lze považovat za složité. Takže v mlýnku na maso je rukojeť (brána), šroub, který tlačí maso a nůž (klín). U náramkových hodinek se ručičky otáčí pomocí soustavy ozubených kol, které mají různé průměry a jsou vzájemně propojeny. Jedním ze známých kombinovaných jednoduchých mechanismů je zvedák. Využívá kombinaci objímky a šroubu.
Závěr
Jak se ukázalo, jednoduché mechanismy velmi usnadňují práci člověka. Mohou se skládat z jedné nebo více částí. Přitom i za přítomnosti dvou nebo více prvků mohou zůstat jednoduché, ale mohou být i značně složité. Různé jednotky, tiskové stroje, motory obsahují několik dílů. Mezi prvky jsou páky, bloky, šrouby, kola na nápravách, nakloněné roviny, klín. Všechna tato zařízení spolupracují. Díky nim si člověk velmi usnadňuje práci. Přenos mechanické energie z jedné části zařízení na druhou lze provádět různými způsoby. Řetězy, řemeny, ozubená kola nebo ozubená kola jsou považovány za nejběžnější zařízení, která pomáhají přenášet sílu a umožňují, aby se jednotlivé prvky pohybovaly pomaleji nebo rychleji, jedním nebo druhým směrem. Složitá a vysokorychlostní zařízení jsou řízena jakoobvykle elektronická zařízení. Elektrické senzory díky speciálnímu nastavení ukazují, kdy je potřeba zapnout konkrétní mechanismus, hlídají také správný a stabilní chod systému.
Mnoho zařízení přišla do moderního života člověka od starověku. Lidé neustále zdokonalují složité mechanismy a rozšiřují tak rozsah jejich uplatnění. Nepochybně v každodenním životě člověka zaujímají různá zařízení velmi důležité místo. Mnoho si nelze představit bez použití jednoduchých a složitých mechanismů. Zařízení jsou široce používána ve stavebnictví, zemědělství, těžbě a dalších oblastech lidské činnosti.
