ما هي أوجه التشابه بين المستويات المائلة والأوتاد؟

ربما سمعت من معلمك عن الآلات البسيطة التي تشكل أجهزة أكثر تعقيدًا. تتشابه اثنتان من هذه الآلات ، المستوي المائل والإسفين ، حتى لو تحرك الإسفين للقيام بعمله ولم يتحرك المستوى المائل. فكر في مستوى مائل كسطح مستوٍ مائل لأعلى ، بحيث يبدو من الجانب وكأنه مثلث ؛ ضع اثنين من هذه المثلثات معًا ، من قاعدة إلى قاعدة ، وستحصل على إسفين.

تقدم جميع الآلات ، بما في ذلك الأوتاد والطائرات ، شيئًا يسمى "الميزة الميكانيكية". هذا يعني إذا قمت بتطبيق قوة على الإسفين أو الطائرة ، فسوف ترسل هذه الآلة قوة أكبر في مكان ما آخر. قم بتطبيق قوتك على الطرف الدهني للإسفين ، والطرف الأرق المعاكس - نصل السكين ، على سبيل المثال ، أو الوجه الحاد للإزميل - يضاعف هذه القوة. مثلما يقسم الإسفين شيئًا ما ، فإن الطائرة "تقسم" قوة الجاذبية ، وبعضها عموديًا على سطح الطائرة ، بعضها موازي لها ، مما يسهل دفع الجسم لأعلى بدلاً من رفعه صريح.

•••كومستوك / كومستوك / جيتي إيماجيس

الإسفين هو مستوى متحرك مائل إذا كنت تعتقد أن المستوى يقف على نهايته الضيقة. القوة المؤثرة في الطرف المقابل ، الأوسع ، يجب أن تذهب إلى مكان ما - بما في ذلك الطرف الضيق ، الذي يطبق القوة على منطقة أصغر. نفس القوة ، المنطقة الأصغر ، تقدم لكمة لأي شيء يحدث ضد الطرف الضيق للإسفين: الرخام الذي يقوم مايكل أنجلو بالنحت بإزميل ، أو سجل قام آبي لينكولن بتقسيمه بفأس ، أو كتلة الثلج التي تحفر بها معول.

في هذه الأثناء ، من منظور الرخام أو الخشب أو الثلج ، يتم دفعهم لأعلى على طول المستوى المائل لوجه الإزميل أو الفأس أو المجرفة. أسهل بكثير من رفع مايكل أنجلو "ديفيد" ، لينكولن يثبّت جذوع الأشجار أو تلتقط كتلة ثلجية وتنتظر الأجزاء التي لا تريد إنزالها بمفردها.

•••جوبيتيريماجيس / فوتوس.كوم / جيتي إيماجيس

تمامًا كما تعمل القوة التي تطبقها على الإسفين على طول المسافة - من النهاية العريضة إلى الطرف الرفيع - فإن القوة التي تستخدمها لتحريك الكائنات على طول مستوى مائل تعمل أيضًا على طول المسافة. في حالة المستوى المائل ، تبدأ من الطرف الرفيع من الإسفين ، إذا جاز التعبير ، وتحرك المستوى لأعلى إلى النهاية العريضة. مثلما تكون الأوتاد الأكثر فائدة طويلة ومدببة ، فمن الأفضل تقديم لكمة كبيرة بجهد صغير ، وتنحدر الطائرات المائلة الأكثر فائدة تدريجيًا ؛ كلما طالت المسافة ، قلت القوة التي ستحتاجها لتدحرج الجسم أو دفعه أو سحبه على طول المستوى.

أنت تتغلب تدريجياً على مقاومة الجسم ، وزنه ، من خلال تطبيق قوة عبر مسافة ، تمامًا مثل يتغلب إسفين على مقاومة الكائن ، للانقسام ، عن طريق ممارسة قوة على الطرف التجاري الضيق لـ وتد.

•••Hemera Technologies / PhotoObjects.net / Getty Images

إذا كان الإسفين يعمل مثل المستوى المائل ، والمستوى المائل مشابه للإسفين ، فقد يعمل الجهازان البسيطان بشكل أفضل عند تجميعهما معًا. يظهر هذا المزيج الإسفيني في برغي الخشب المنزلي المشترك. الخيوط هي المستوى المائل ، وتحرك المسمار في الخشب بقوة أقل مما تحتاجه في البرغي. الطرف هو الإسفين ، يدفع الخشب بعيدًا.

السحاب عبارة عن مزيج من الأوتاد والطائرات المائلة لتوصيل الأسنان وفصلها. مثل هذه المجموعات من الآلات البسيطة المزعومة شائعة. يتحدث العلم عن "عائلات" من الآلات ، وأجهزة مختلفة تعمل على مبادئ متشابهة - المستوى المائل ، الإسفين والمسمار في عائلة الطائرة ؛ ثلاث آلات أخرى تسمى الرافعة والعجلة والمحور والبكرة هي جزء من عائلة الرافعة.