Ένα μάθημα για την εισαγωγή απλών μηχανών

Έξι απλοί μοχλοί, τροχοί και άξονες, κεκλιμένα επίπεδα, σφήνες, τροχαλίες και βίδες έχουν είτε ένα κινούμενο μέρος είτε καθόλου. Τα απλά μηχανήματα παρέχουν μηχανικό πλεονέκτημα, που σημαίνει ότι πολλαπλασιάζουν τη μυϊκή ισχύ του χρήστη, καθιστώντας το ευκολότερο να σπρώξετε ή να τραβήξετε βαριά αντικείμενα, να τα σηκώσετε ή να αλλάξετε την κατεύθυνση που είναι τα αντικείμενα μετακόμισε.

Οι μοχλοί έχουν δύο μέρη: μια ράβδο που χρησιμοποιείται για την ώθηση και τη δύναμη έλξης, και ένα υπομόχλιο που λειτουργεί ως κεντρικό σημείο για τη ράβδο και μειώνει τη δύναμη που χρειάζεται η ράβδος για την ανύψωση ενός αντικειμένου. Υπάρχουν τρεις κατηγορίες μοχλών. Ο μοχλός πρώτης τάξεως (για παράδειγμα, ένα teeter-totter) έχει υπομόχλιο στο κέντρο. Το καρότσι είναι ένα παράδειγμα μοχλού δεύτερης κατηγορίας, που έχει το υπομόχλιο του στο άκρο της ράβδου. Μοχλοί τρίτης κατηγορίας (δηλαδή βραχίονες, πόλοι ψαρέματος) έχουν υπομόχλιο στο πλησίον άκρο της ράβδου, πιο κοντά στο άτομο που χρησιμοποιεί το μοχλό.

Ο τροχός και ο άξονας διευκολύνουν την κίνηση αντικειμένων ή φορτίων κατά μήκος του εδάφους χωρίς να χρειάζεται να τα σύρετε. Ένας τύπος τροχού και άξονα μεταφέρει το αντικείμενο προς την ίδια κατεύθυνση όπως οι τροχοί κινούνται, όπως τα πατίνια ή οι αναπηρικές καρέκλες. Ο άλλος τύπος τροχού και άξονα (δηλαδή πόμολο) είναι στατικός και λειτουργεί περισσότερο σαν μοχλός.

Τα κεκλιμένα επίπεδα είναι ευθείες, κεκλιμένες επιφάνειες, με το ένα άκρο ψηλότερο από το άλλο. Παραδείγματα περιλαμβάνουν ράμπες, δρόμους και σκάλες. Διευκολύνουν τη δουλειά, επειδή χρειάζεται λιγότερη προσπάθεια για να μετακινήσετε ένα φορτίο στην ράμπα. Η αντιστάθμιση είναι ότι το φορτίο πρέπει να μετακινηθεί σε μεγαλύτερη απόσταση για να φτάσει στο επόμενο επίπεδο.

Οι σφήνες σχήματος V μοιάζουν με τα κεκλιμένα επίπεδα αλλά λειτουργούν διαφορετικά. Η σφήνα μπορεί να λειτουργήσει με έναν από τους τρεις τρόπους. Για παράδειγμα, τα φτυάρια λειτουργούν ανυψώνοντας βαριά αντικείμενα, ένα τσεκούρι αποσπά δύο μέρη ενός κορμού και μια πόρτα εμποδίζει την κίνηση μιας πόρτας.

Η τροχαλία αποτελείται από ένα σχοινί, μια ζώνη ή μια αλυσίδα προσαρμοσμένη στο αυλάκι ενός τροχού. Λειτουργεί μειώνοντας το ποσό της προσπάθειας που απαιτείται ή την κατεύθυνση της δύναμης που απαιτείται για την ανύψωση ενός αντικειμένου. Μια μονή, σταθερή τροχαλία, όπως ένα κοντάρι σημαίας, αλλάζει την κατεύθυνση της δύναμης που απαιτείται για την ανύψωση αυτής της σημαίας. Η πολλαπλή τροχαλία μειώνει την απαραίτητη προσπάθεια κατανέμοντας την προσπάθεια σε δύο, τρεις ή τέσσερις συνδεδεμένες τροχαλίες. Η αντιστάθμιση: αύξηση του αριθμού των τροχαλιών σημαίνει αύξηση της απόστασης που πρέπει να διανύσει το σχοινί, η αλυσίδα ή η ζώνη, απαιτώντας έτσι να είναι μεγαλύτερη.

Οι βίδες είναι κεκλιμένα επίπεδα που περιστρέφονται γύρω από μια κεντρική στήλη. Οι βίδες και οι λαμπτήρες απαιτούν και οι δύο να ασκούν πίεση στο στρίψιμο. Αυτό στερεώνει τις βίδες σε ξύλο ή μια λάμπα σε μια πρίζα. Μια βίδα με ευρύτερα σπειρώματα (σπειροειδείς ράμπες) απαιτεί περισσότερη δύναμη για να τα γυρίσει. Τα σφιχτά νήματα χρειάζονται λιγότερη δύναμη, αλλά απαιτούν πολύ περισσότερη στροφή.