מכונות

עמוד:81

אחרים אף מרחיקים לכת וטוענים שהאדם המודרני שרוי במצוקה נפשית משום שאינו חי עוד בסביבה טבעית , אלא בסביבה מלאכותית של מכשירים ומכונות . אולם איש אינו יכול להעלות על דעתו דרך מעשית לקים חברה מודרנית ללא שמוש נרחב במכונות . אוטומציה הנדסה טכנולוגיה כלי עבודה נודע מהפכה התעשיתית מחשב מכונות פשוטות שעון מכונות פשוטות מתקנים המגבירים את הכח הפועל עליהם , ובכך מאפשרים בצוע פעלות הדורשות הפעלה של כח גדול . המכונות הפשוטות נחלקות לסוגים על פי העקרונות שהן מבססות עליהם . עוד בימי קדם הבחינו בני האדם שאפשר להשתמש במתקנים פשוטים כדי לבצע פעלות הדורשות הפעלה של כח גדול מזה שאפשר להפעיל באפן ישיר . מתקנים אלה נקראים מכונות פשוטות . המכונה הפשוטה מאפשרת הפעלה של כח קטן מזה הדרוש לבצוע המשימה , אולם את הכח הזה יש להפעיל לארך דרך ארכה יותר . ששה סוגים חשובים של מכונות פשוטות הם : מישור משפע , מנוף , גלגלת , גלגל וידית , ברג , יתד . מישור משפע המישור המשפע הוא משטח נטוי , שלארכו דוחפים מטען כבד כדי להעלותו כלפי מעלה . כבר המצרים הקדמונים השתמשו במישורים משפעים כדי להעלות אבנים כבדות לראשי מבנים , למשל לצרך בניתן של הפירמידות . ככל שהמישור נטוי בזוית קטנה יותר לאדמה , הכח שיש להפעיל קטן יותר . אולם במקרה זה צריך לדחף את המשא לארך דרך ארכה יותר . לדגמה , אם רוצים לעלות במכונית לראש הר , קל יותר לעשות זאת בשפוע נמוך , אבל אז ארך הכביש עד לפסגה גדל . דגמה נוספת : כדי להעמיס מטען על משאית , נוח יותר לגרר אותו על משטח משפע . מנוף המנוף בנוי ממוט קשיח הנשען על נקדה קבועה , הנקראת נקדת משען . המנוף יכול להסתובב כך שנקדת המשען משמשת לו ציר . המשא מחבר לנקדה אחרת לארך המוט , ואת הכח מפעילים בנקדה שלישית . המרחק בין נקדת המשא לבין נקדת המשען נקרא זרוע המשא , והמרחק בין נקדת הפעלת הכח לבין נקדת המשען נקרא זרוע הכח . היחס בין הכח שיש להפעיל על המנוף לבין משקל המשא שאפשר להרים בעזרתו הוא הפוך ליחס ארכי הזרועות . לדגמה , אם זרוע הכח ארכה כפלים מזרוע המשא , יש להפעיל עליה כח השוה למחצית משקלו של המשא . אולם במקרה כזה , יש ללחץ את קצה זרוע הכח כלפי מטה למרחק השוה לכפלים הגבה שאליו מתרומם המשא . לדגמה , חולץ פקקים הוא מנוף , שבו זרוע הכח היא ידית החולץ וזרוע המשא היא לולאת המתכת המבצעת את החליצה . במנוף משתמשים להרמת משאות כבדים , אבל גם מתקנים אחרים מבססים על אותו עקרון . לדגמה , המספרים הם צמד של שני מנופים , שנקדת המשען שלהם היא הציר שבו הם מחברים . אם זרועות המספרים הן ארכות והלהבים שלהם קצרים , כמו למשל במספרים המיעדים לחתוך חוטי פלדה , הכח שהלהבים מפעילים הוא גדול הרבה יותר מהכח שמפעילות הידים . אולם כדי לסגר את המספרים , יש להניע את הידים לארך דרך ארכה יותר מהדרך שלארכה נעים קצות הלהבים . גם מריצה היא סוג של מנוף , שנקדת המשען שלו היא ציר הגלגל של המריצה , וזרוע הכח היא המרחק שבין הציר הזה לבין קצות הידיות . ככל שהידיות ארכות יותר , דרוש כח קטן יותר כדי להרים את המשא המונח על המריצה . מנוף שבו זרוע הכח וזרוע המשא נמצאות משני צדיה של נקדת המשען נקרא " מנוף מסוג ראשון " . מנוף שנקדת המשען שלו נמצאת בקצה ושתי הזרועות שלו נמצאות באותו צד , כמו במריצה , נקרא " מנוף מסוג שני " . גלגלת הגלגלת בנויה מגלגל המסתובב על ציר , ושוליו קעורים בצורת מסלה שסביבה כרוך חבל . גלגלת יחידה שצירה נמצא בנקדה קבועה , כמו גלגלת הרמה הקבועה על התקרה , אינה מגבירה את הכח הפועל עליה אלא רק משנה את כוונו : קל יותר למשך חבל כלפי מטה מאשר כלפי מעלה , וכך הגלגלת מאפשרת הרמה של משא . אולם צרוף של כמה גלגלות , שציריהן אינם קבועים בנקדה אחת אלא יכולים לנוע , מאפשר להגביר את עצמת הכח . לדגמה , במערכת שתי הגלגלות המופיעה בתרשים , הכח שבו יש כלי עבודה חשמליים , כמו מקדחת השולחן הנראית בתצלום , הם מכונות החוסכות עמל רב של שרירים .

קודם  |  הבא