מכונות פשוטות

עמוד:82

למשך את החבל שוה למחצית משקלו של המשא . אולם כדי להרים את המשא לגבה של מטר אחד , יש למשך שני מטרים של חבל , משום שאז ארכו של החבל שעליו תלויה הגלגלת התחתונה מתקצר במטר אחד מכל צד . גלגל וידית כאשר רוצים לסובב ציר כלשהי , צריך לפעמים להפעיל עליו כח רב . אפשר לסובב אותו ציר באמצעות ידית הקבועה בשולי גלגל שהציר הזה מחבר אליו . לדגמה , ידית הברז היא מתקן המבסס על עקרון הגלגל והידית : אם מסירים את הידית מהברז ומנסים לסובב את צירו ביד , יש להפעיל כח רב לשם כך , ובדרך כלל אי - אפשר לעשות זאת . גם מפתח הברגים מבסס על אותו עקרון : ככל שהוא ארך יותר , דרוש כח קטן יותר כדי לסובב את הברג , אולם אז צריך להניע את קצהו לארך דרך ארכה יותר . ברג הברג בנוי ממסלה בולטת המקיפה ציר גלילי , ונתונה בתוך אם שגם בו יש מסלה דומה . כאשר מסובבים את הברג , הקצה שלו נדחף קדימה בכח העולה בהרבה על הכח הדרוש לסיבובו , אולם הוא עושה דרך קצרה יותר מאשר השולים המסתובבים של הברג . גם המגבה הברגי ( המכנה ג'ק ) המשמש למשל כדי להגביה את הקצה של מכונית בעת החלפה של צמיג , מבסס על אותו עקרון . למעשה , מסלת הברג אינה אלא מישור משפע הכרוך בצורת סליל סביב ציר הברג . יתד היתד משמשת לבקוע בולי עץ ( כמו בתרשים ) , אבל אפשר להשתמש בה גם לצרכים אחרים , כמו למשל כדי להרים משאות באמצעות תקיעת יתד גדולה מתחתיהם . אם היתד היא חדה , כלומר הזוית בין שני צדיה היא זוית קטנה , יהיה הכח המפריד את שני חלקי בול העץ גדול מהכח שמפעיל הפטיש המכה ביתד . אבל אז יתקדם קצה היתד פנימה לארך דרך ארכה יותר מאשר המרחק המפריד בין שני החלקים . גם היתד היא סוג של מישור משפע , או בעצם שני מישורים משפעים , שהם שני צדיה של היתד . יתרון מכני המדה שבה המכונה הפשוטה מגבירה את הכח הפועל עליה נקראת " היתרון המכני " של המכונה . כלל ידוע בפיסיקה הוא שכמות האנרגיה הכרוכה בפעלת כח , או כפי שקוראים לה - " העבודה " של הכח , שוה לדרך שלארכה פועל הכח , כפול גדל הכח הפועל לארך הדרך הזאת . המכונה הפשוטה אינה יוצרת אנרגיה , ולכן , אם רוצים להפעיל כח קטן יותר באמצעותה כדי לבצע משימה כלשהי , יש להפעיל את הכח הזה לארך דרך ארכה יותר . היתרון המכני של המכונה הפשוטה היה צריך אפוא להיות היחס בין הדרך שלארכה מפעילים את הכח על המכונה , לבין הדרך שלארכה המכונה פועלת . לדגמה , אם מפעילים על מכונה פשוטה כח כלשהו לארך דרך של מטר אחד , והמכונה מרימה משא לגבה של חצי מטר , היה צריך להיות הכח שיש להפעיל שוה למחצית משקל המשא . אולם מכיון שפעלת המכונה הפשוטה כרוכה בחכוך , והחכוך מבזבז אנרגיה , הרי שהיתרון המכני הממשי הוא נמוך מהיחס בין הדרכים . אפשר להקטין את החכוך ובכך להעלות את היתרון המכני של המכונה . לדגמה , אפשר לדחף משא לארך מישור משפע חלק , ואז יש צרך להפעיל כח קטן יותר מאשר כשהמישור הוא מחספס . אולם בכל מקרה לא יעלה היתרון המכני של המכונה הפשוטה על היתרון המכני האידאלי , שהוא היחס בין שתי הדרכים . אנרגיה גלגל חכוך כלי עבודה מכונות עבודה והספק פירמידה גלגל וציר נמנים עם המכונות הפשוטות . כאשר כורכים חבל סביב ציר , המחובר לגלגל המסתובב באמצעות ידית , מהווה הידית את הנקודה שבה מופעל הכוח . הכוח הנדרש לסובב את הגלגל קטן מהמשקל המורם , כי הוא מופעל במרחק גדול יותר מהציר , המהווה את נקודת המשען . הגלגלת מורכבת מגלגל בעל שוליים מחורצים , שעליהם כרוך חבל . החבל משנה את כיוון פעולת הכות הפועל עליו ומאפשר העלאת משאות כבדים . שילוב של שתי גלגלות או יותר מקטין את כמות הכוח הנדרשת להרמת המשא . המישור המשופע מאפשר להחליק במדרון משאות כבדים במקום להרימם . ככל שהשיפוע קטן יותר כך צריך להפעיל פחות כוח . היתד היא למעשה שני מישורים משופעים . היא משמשת לריקוע וגם להרמת משאות . כאשר מכים על היתד בפטיש או בקרדום , מופעל עליו כוח משני צידיו . הבורג הוא מישור משופע לולייני . המגבה הבנוי ממנוף ומבורג , מסוגל להרים משא כבד , כמו מכונית , באמצעות בורג קטן יחסית .

קודם  |  הבא