كيف يعمل نظام البكرة؟

يسهل نظام البكرة رفع الجسم بدلاً من رفع الوزن الساكن باليد. تغير البكرة المفردة بشكل أساسي اتجاه السحب أو القوة المطبقة. عندما يستخدم شخص بكرتين أو أكثر في نظام ما ، يضاعف النظام أيضًا القوة المطبقة بالإضافة إلى تغيير اتجاهه. باستخدام بكرة ثابتة وأخرى متحركة في نظام ما ، فإنه يضاعف وزن الحمولة التي يمكنك رفعها دون مساعدة من شخص آخر بناءً على الوزن الذي يمكنك رفعه.

كواحدة من الآلات الست البسيطة ، تمتلك البكرة ذراعان متساويتان وتعمل على نقطة ارتكاز مثل الرافعة ، على الرغم من أنها عجلة ذات حواف مثبتة على محور ملولب بحبل. تسمح لك بكرة واحدة تتدلى من سقف مع حبل ملفوف حول دولابها برفع صندوق على الأرض حتى طاولة أو أعلى باستخدام نصف القوة التي ستستغرقها لرفعها اليدين.

تمنحك الآلات البسيطة مثل البكرة ميزة ميكانيكية ، مما يجعلك أساسًا أقوى مما أنت عليه في الحياة الواقعية. يحدد الفيزيائيون العمل الذي يقوم به النظام عن طريق حساب الميزة الميكانيكية في نيوتن ، التي سميت على اسم السير إسحاق نيوتن ، منشئ قوانين الحركة. يتطلب الأمر 1 نيوتن لتحريك كيلوغرام واحد من الكتلة بمعدل متر واحد لكل ثانية مربعة في اتجاه القوة المطبقة. لحساب الميزة الميكانيكية للبكرة ، اقسم قوة الخرج ، ووزن الحمل على قوة الإدخال ، والقوة اللازمة لرفع الحمل.

أثناء استخدام بكرة واحدة فقط يتطلب منك استخدام نصف القوة اللازمة لرفع الحمولة يدويًا ، وهي ثابتة البكرة المدمجة في نظام مع بكرة متحركة ، تضاعف بشكل أساسي القوة المطبقة لرفع أو تحريك موضوع. على سبيل المثال ، إذا كان لديك جسم يزن 100 نيوتن ، فكل ما يتطلبه الأمر لرفع الجسم في نظام البكرة هذا هو 50 نيوتن من القوة المطبقة. المتوسط ​​المتحرك لهذا النوع من النظام يساوي اثنين.

بينما تسمح لك بكرة واحدة بتحريك حمولة بنصف القوة المطلوبة ، نظام من البكرات يزيد من الميزة الميكانيكية بعدد البكرات وأطوال الحبل الذي يدعم حمل. يتوافق عدد خيوط الحبال التي تدعم الحمل في نظام بكرة متعددة بشكل أساسي مع الميزة الميكانيكية للنظام. على سبيل المثال ، إذا كان لديك بكرتان ثابتتان واثنتان متحركتان ، فإن أربعة أطوال للحبل تدعم الحمل بميزة ميكانيكية تبلغ أربعة. يتطلب حمل 100 نيوتن 25 نيوتن من القوة المطبقة لرفعه.