اهرم ها
ماشين ها به چها رروش به ما کمک مي کنند
?- با انتقال نيرو(تقريبا همه ماشين ها در اين خاصيت مشترک هستند )
2- با افزايش نيرو
3- با تغيير جهت نيرو
4- با افزايش مسافت وسرعت اثر نيرو
يکي از انواع ماشين ها اهرم ها هستندکه هر اهرم از سه قسمت مهم به نام هاي تکيه گاه – نيرو – جسم تشکيل شده است .
البته براي بحث درباره اهرم ها بايد به اين نکته هم
اشاره کنيم که به فاصله تکيه گاه تا محل نيرو را بازوي محرک و از تکيه گاه
تا جسم را بازوي مقاوم مي ناميم .
حال براساس محل قرار گرفتن سه قسمت اصلي اهرم، اهرم ها را به سه دسته تقسيم مي کنيم .
1- اهرم نوع اول :در اين نوع اهرم که تکيه گاه در بين نيرو وجسم قرار دارد داراي
خصوصيات زير مي باشد :
الف- در بعضي موارد بارزوي محرک و در بعضي موارد بازوي مقاوم مي تواند بلندتر باشد
ب- چون در اين اهرم تکيه گاه در وسط قرار دارد جهت نيرو برعکس مي شود .
ج) نمونه هايي از آن را مي توان انبردست – قيچي – الاکلنگ – ديلم و...
2- اهرم نوع دوم : در اين نوع اهرم جسم در بين نيرو وتکيه گاه قرار داردو داراي
خصوصيات زير است
الف ) هميشه بازوي محرک بلند تر از بازوي مقاوم است
ب) نمونه هايي از آن را مي توان چرخ دستي – فرغون – فندق شکن – درب بطري باز کن
3- اهرم نوع سوم : در اين اهرم نيرو در بين جسم وتکيه گاه قرار دارد وداراي اين خصوصيات
الف ) هميشه بازوي مقاوم بلندتر از بازوي محرک است .
ب) نمونه هاي از آن را مي توان انبريخ – جاروي فراشي- موچين
خصوصيت مشترک هر سه نوع اهرم اين است که هر سه اهرم در انتقال نيرو به ما کمک مي کنند .
نکته ها : اگر در يک اهرم بازوي محرک بلندتر از
بازوي مقاوم باشد آن اهرم مقدار نيرو را افزايش مي دهد يا به اصطلاح ديگر
در اين نوع اهرم در نيرو صرفه جويي مي شود که نمونه آن اهرم هاي نوع دوم
هستند .
واگر دريک اهرم بازوي مقاوم بلندتر از بازوي محرک
باشد آن اهرم مسافت وسرعت اثر نيرو را افزايش مي دهد ، همچنين مي توان گفت
در وقت هم صرفه جويي مي شود .نمونه آن اهرم هاي نوع سوم هستند .
توجه داشته باشيم که اهرم نوع اول نسبت به محل قرار گرفتن تکيه گاه مي تواند در نيرو يا در وقت براي ما مفيد واقع شود .
مي توان گفت مطالب بالا را کتاب با اين زبان بيان
کرده که هر چه تکيه گاه را به جسم نزديک کنيم ......و هرچه تکيه گاه را به
نيرو نزديک کنيم .....
در اهرم ها قانوني وجود دارد که اگر بخواهيم اهرم به حال تعادل برسد بايد هميشه اين رابطه درست باشد
مقدار نيروضريدر بازوي محرک = مقدار جسم ضربدر بازوي مقاوم
که در اين نمونه مي توانند مقدار هريک از موارد
را نداده باشند که مي توانيم با کمک اين قانون براساس سه مقدار داده شده
ديگر مقدار مجهول را حساب کنيم .
يکي ديگر از انواع ماشَين ها سطح شيبدار است
سطح شيبدار : سطح مايلي که دو سطح غير هم ارتفاع را
بهم مرتبط مي سازد . دقت کنيم که در يک سطح شيبدار اگر ارتفاع ثابت باشد هر
چه طول سطح شيبدار بيشتر شود انجام کار براي ما آسانتر است
نکته مهم ديگر اينکه در حالتي که ارتفاع ثابت
باشدومقدار طول تغيير کند وما در هر دو حالت وزنه يکساني را بالا ببريم
مقدار کار ما در هر دو حالت مساوي مي باشد .سطح شيبدار در زندگي انسان
کاربردهاي زيادي دارد مثل نردبان – پيچ که يک سطح شيبدار مارپيچ است و....
نوع ديگري از ماشين ها قرقرها هستند که ساده ترين آن
قرقره اي است که از يک قرقره تشکيل شده است که ما به همان اندازه که طناب
را بکشيم جسم به بالا حرکت مي کند مثل قرقره پرچم
در بعضي قرقرهاي مرکب بسته به تعداد قرقره مورد استفاده ممکن است ما با کشيدن 6
متر طناب جسم سه متر يا دو متر جابجا شود( البته کار کشيدن طناب( به زبان ساده)
راحت تر خواهد بود ودر عوض مقدار بيشتري طناب رابايد بکشيم) به عنوان مثال اگر به
قرقره اي که با آن موتور ماشين را بالا مي کشند دقت کنيم مي بينيم که با کشيدن
چند متر طناب يا زنجير موتور چند سانتي متر جابجا مي شود . البته چون در کتاب به
اين مبحث کمتر پرداخته شده از توضيح بيشتر آن خوداري مي کنم .
نوع ديگر ماشين ها مي توان از گوه – چرخ ومحور و ساير ماشين هاي پيچيده نام برد .

رابطه تعادل در اهرم ها :
به طور کلی درمورد اهرم ها ، هنگامی که از اصطکاک و وزن اهرم صرف نظر شود . رابطه ی زیر برقرار است :
بازوی مقاوم x نیروی مقاوم = بازوی محرک x نیروی محرک
قرقره
یکی دیگر ازماشین های ساده است .این ماشین چون دقیقا همانند اهرم عمل می کند جزو خانواده ی اهرم ها به حساب می آید .
قرقره چرخی است که حول یک محور می چرخد وعموما شیاری
دارد که ریسمانی درآن جای می گیرد . قرقره ها را به دودسته ۱ - قرقره
ثابت ۲ - قرقره متحرک دسته بندی می کنند .
زمانی که چرخ شیاردار قرقره به یک سطح ثابت متصل باشد، به آن قرقره ثابت می گوییم. یک قرقره ثابت
با تغییر دادن جهت نیرو به ما کمک می کند. به عنوان
مثال، برای بلند کردن یک وزنه به کمک یک قرقره ثابت، نیروی محرک در جهت
پایین اعمال می شود ولی وزنه به سمت بالا حرکت می کند. ولی باید توجه داشت
که یک قرقره ثابت هیچ مزیت مکانیکی ای ندارد و مقدار نیروی محرک هیچ تفاوتی
نخواهد کرد و قرقره تنها جهت نیرو را تغییر می دهد.
گروه دیگر قرقره ها، قرقره های متحرک اند.
در این نوع قرقره ها، طناب به یک سطح ثابت متصل می شود و خود قرقره بر روی
طناب حرکت می کند. نیروی مقاوم بر روی چرخ قرقره وارد می شود و نیروی محرک
به سمت محل اتصال طناب و سطح ثابت است. یک قرقره متحرک، نیروی محرک لازم
برای غلبه بر نیروی مقاوم را کاهش می دهد.
این دو نوع قرقره ها می توانند با یکدیگر
ترکیب شوند و یک دستگاه قرقره مرکب را بسازند. این دستگاه حداقل از 2 قرقره
تشکیل شده است. بنابراین قرقره های مرکب بسیار متنوع و گوناگون خواهند
بود. با پیچیده شدن قرقره مرکب، نیروی محرک لازم برای غلبه بر نیروی مقاوم
کاهش می یابد. به عنوان مثال یک قرقره ی مرکب که یک قرقره ثابت و یک قرقره
متحرک دارد، هم نیروی محرک را نصف خواهد کرد هم جهت آن را تغییر می دهد.
قرقره مرکب
برای آنکه هم جهت نیرو راتغییر دهیم وهم
مقدار نیرو را افزایش دهیم معمولا ازترکیب قرقره های ثابت ومتحرک به طور
همزمان استفاده می کنیم و به این ترتیب قرقره ی مرکب را می سازیم .
درقرقره مرکب ، هر قرقره ی ثابت جت نیرو
راتغییر می دهد و هر قرقره متحرک مقدار نیرو را افزایش می دهد . مثلا در
شکل زیر که ازترکیب دو قرقره ثابت با دو قرقره متحرک درست شده است مسافتی
که نیروی محرک طی می کند چهار برابر مسافتی است که نیروی مقاوم طی می کند
یعنی درواقع نیروی ما چهار برابر می شود .

دستگاه قرقره مرکب
سطح شیبدار
سطح شیبدار هم نوعی ماشین ساده است وسبب
می شود که بتوانیم به کمک یک نیروی کم اما درمسافتی طولانی ، جسمی را به
سمت بالا حرکت دهیم . درحالی که ممکن است جابه جا کردن این جسم بانیروی
ماهیچه وبدون استفاده از سطح شیبدار در توان ما نباشد.

سطح شیبدار تنها ماشینی است که هنگام
انجام کار حرکت نمی کند . دراین ماشین ساده ، نیرو ها حرکت می کنند ولی
ماشین ثابت است وباافزایش نیرو و تغییر جهت نیرو به ما کمک می کند .
درسطح شیبدار ، هرچه طول سطح شیبدار
( X ) نسبت به ارتفاع سطح شیبدار ( H ) ، بیش تر باشد اافزیش مقدار
نیرو بیش تر شده و نیروی محرک کم تری لازم است. پس هرچه طول سطح شیبدار بیش
تر ، زاویه شیب ( زاویه ای که سطح شیبدار با سطح افق می سازد ) کم تر باشد
افزایش مقدار نیرو بیش تر ونیروی کم تری لازم است .

درجاده های کوهستانی ، پیچ ، محل عبور
معلولان ، بیل ، راه پله ساختمان ( پلکان ) ، سرسره ، پل های هوایی خیابان
ها واغلب نربان ها از سطح شیبدار استفاده می کنند .
ماشین های مرکب و پیچیده
هر وقت دو یا چند ماشین ساده با هم
ترکیب شوند ویک ماین جدیدی رابه وجود آورند به آن ماشین مرکب می گویند .
مانند مته که از ترکیب پیچ و گوه ساخته می شود .
ماشین های مرکبی که اجزای بسیار زیادی دارند ماشین های پیچیده نامیده می شوند . مانند دوچرخه ، اتومبیل ، تراکتور ، هواپیما و . . .
انرژی
انرژی را توانایی انجام کار تعریف کرده
اند ، بدون وجود انرژی هیچ کاری قابل انجام نیست . مثل برای آن که چیزی به
حرکت درآید ، باید نیرویی بر آن وارد شود . برای وارد کردن نیرویی که بر
مقاومت غلبه می کند ، ازانرژی استفاده می شود . پس در هرجا که کاری باید
انجام شود ، به یک منبع انرژی نیازمندیم.
صورت های مختلف انرژی
-
انرژی شیمیایی
-
انرژی گرمایی
-
انرژی حرکتی ( مکانیکی )
-
انرژی الکتریکی
-
انرژی هسته ای
-
انرژی صوتی
-
انرژی نورانی ( تابشی )
-
انرژی ماهیچه ای
تبدیل صورت های مختلف انرژی به یکدیگر
دنیای ما هرروز به طور منظم وحساب شده ای
درحال تغییر و تحول است واین تغییر تمام پیرامون مارا دربر گرفته است
و تبدیلات انرژی نمونه ای از آن همه تغییرات است مانند :
-
تبدیل انرژی الکتریکی به گرمایی ( بخاری برقی ، اتوی برقی ، هویه برقی ، سماور برقی و . . . )
-
تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی گرمایی ونورانی ( لامپ )
-
تبدیل انرژی الکتریکی به حرکتی ( پنکه ، سشوار ، ماشین لباسشویی، چرخ گوشت و . . . )
-
تبدیل انرژی حرکتی به الکتریکی ( ژنراتور ، دینا دوچرخه یا اتومبیل )
-
تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی صوتی ( رادیو ، بلندگو )
-
تبدیل انرژی صوتی به الکتریکی ( میکروفون )
-
تبدیل انرژی نورانی به انرژی شیمیایی ( غذاسازی درگیاهان سبز )
-
تبدیل انرژی نورانی به انرژی الکتریکی ( باتری خورشیدی )
-
تبدیل انرژی نورانی به گرمایی ( آبگرمکن خورشیدی )
-
تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی شیمیایی ( شارژ کردن باتری های شارژی مانند گوشی موبایل )
-
تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی نورانی وگرمایی ( سوختن چوب وانواع سوخت ها )
-
تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی ( باتری )
-
تبدیل انرژی حرکتی به انرژی گرمایی ( اصطکاک )
-
تبدیل انرژی ماهیچه ای به انرژی حرکتی ( قایق پارویی )
-
تبدیل انرژی الکتریک به انرژی حرکتی وسپس به انرژی صوتی ( زنگ اخبار )
-
تبدیل انرژی گرمایی به انرژی حرکتی ( موتورهای گرمایی در اتومبیل ، توربین بخار و . . . )
-
تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی نورانی ( کرم شب تاب )
برچسبها:
اهرم ها