6 soorten eenvoudige machines

Werk wordt uitgevoerd door een kracht over een afstand uit te oefenen. Deze zes eenvoudige machines creëren een grotere uitvoerkracht dan de invoerkracht; de verhouding van deze krachten is de mechanisch voordeel van de machine. Alle zes van de hier genoemde eenvoudige machines zijn al duizenden jaren in gebruik en de fysica achter een aantal daarvan werd gekwantificeerd door de Griekse filosoof Archimedes (ca. 287-212 v.Chr.). In combinatie kunnen deze machines samen worden gebruikt om een ​​nog groter mechanisch voordeel te creëren, zoals in het geval van een fiets.

Hefboom

Een hefboom is een eenvoudige machine die bestaat uit een star object (vaak een soort balk) en een steunpunt (of draaipunt). Door een kracht uit te oefenen op het ene uiteinde van het stijve object, draait het om het draaipunt, waardoor de kracht op een ander punt langs het stijve object wordt vergroot. Er zijn drie klassen hefbomen, afhankelijk van waar de invoerkracht, uitvoerkracht en steunpunt zich ten opzichte van elkaar bevinden. De eerste hefboom was in gebruik als weegschaal met 5000 v.Chr. Archimedes wordt gecrediteerd door te zeggen: "Geef me een plek om te staan ​​en ik zal de aarde verplaatsen." Honkbalknuppels, wippen, kruiwagens en koevoeten zijn allemaal soorten hefbomen.

Wiel en as

Een wiel is een cirkelvormig apparaat dat in het midden aan een stijve balk is bevestigd. Een kracht die op het wiel wordt uitgeoefend, zorgt ervoor dat de as roteert, wat kan worden gebruikt om de kracht te vergroten (bijvoorbeeld door een touwwind om de as te laten). Als alternatief vertaalt een kracht die wordt uitgeoefend om rotatie op de as te verschaffen zich in rotatie van het wiel. Het kan worden gezien als een soort hefboom die rond een middelpunt draait. De vroegste wiel- en ascombinatie die bekend was, was een speelgoedmodel van een vierwielige kar die rond 3500 v.Chr in Mesopotamië was gemaakt. Reuzenwielen, banden en deegrollen zijn voorbeelden van wielen en assen.

Hellend vlak

Een hellend vlak is een vlak oppervlak dat onder een hoek met een ander oppervlak is geplaatst. Dit resulteert in dezelfde hoeveelheid werk door de kracht over een langere afstand uit te oefenen. Het meest elementaire hellende vlak is een helling; het vereist minder kracht om een ​​helling op te gaan naar een hogere hoogte dan om verticaal naar die hoogte te klimmen. Niemand heeft het hellende vlak uitgevonden omdat het van nature in de natuur voorkomt, maar mensen gebruikten hellingen om grote gebouwen (monumentale architectuur) te bouwen al in 10.000-8.500 v.Chr. Archimedes 'On Plane Equilibrium' beschrijft de zwaartepunten voor verschillende geometrische vlakke figuren.

Wig

De wig wordt vaak beschouwd als een dubbel hellend vlak - beide zijden zijn hellend - dat beweegt om een ​​kracht uit te oefenen langs de lengtes van de zijkanten. De kracht staat loodrecht op de schuine oppervlakken en duwt dus twee objecten (of delen van een enkel object) uit elkaar. Bijlen, messen en beitels zijn allemaal wiggen. De gemeenschappelijke "deurwig" gebruikt de kracht op de oppervlakken om wrijving te bieden, in plaats van afzonderlijke dingen, maar het is nog steeds fundamenteel een wig. De wig is de oudste eenvoudige machine, gemaakt door onze voorouders homo erectus minstens zo lang geleden als 1,2 miljoen jaar om stenen gereedschap te maken.

Schroef

Een schroef is een as met een schuine groef langs het oppervlak. Door de schroef te draaien (een koppel aan te brengen), wordt de kracht loodrecht op de groef uitgeoefend, waardoor een rotatiekracht wordt omgezet in een lineaire. Het wordt vaak gebruikt om objecten aan elkaar te bevestigen (zoals de hardwareschroef en de bout). De Babyloniërs in Mesopotamië ontwikkelden de schroef in de 7e eeuw v.Chr. Om water van een laag liggend lichaam naar een hoger lichaam te brengen (een tuin vanaf een rivier te irrigeren). Deze machine zou later de schroef van Archimedes worden genoemd.

Katrol

Een katrol is een wiel met een groef langs de rand, waar een touw of kabel kan worden geplaatst. Het gebruikt het principe van kracht uitoefenen over een langere afstand, en ook de spanning in het touw of de kabel, om de grootte van de benodigde kracht te verminderen. Complexe systemen van katrollen kunnen worden gebruikt om de kracht die in eerste instantie moet worden uitgeoefend om een ​​object te verplaatsen, aanzienlijk te verminderen. Eenvoudige katrollen werden gebruikt door de Babyloniërs in de 7e eeuw voor Christus; de eerste complexe (met meerdere wielen) werd uitgevonden door de Grieken rond 400 v.Chr. Archimedes perfectioneerde de bestaande technologie en maakte het eerste volledig gerealiseerde block en tackle.

Wat is een machine?

Het eerste gebruik van het woord "machine" ("machina") in het Grieks was door de oude Griekse dichter Homerus in de 8e eeuw v.Chr., Die het gebruikte om te verwijzen naar politieke manipulatie. De Griekse toneelschrijver Aeschylus (523-426 v.Chr.) Wordt gecrediteerd voor het gebruik van het woord in verwijzing naar theatrale machines zoals de "Deus ex Machina"of" god van een machine. "Deze machine was een kraan die acteurs die goden op het podium brachten.

Bronnen en verder lezen

• Bautista Paz, Emilio, et al. "Een korte geïllustreerde geschiedenis van machines en mechanismen." Dordrecht, Duitsland: Springer, 2010. Afdrukken.
• Ceccarelli, Marco. "Bijdragen van Archimedes op mechanica en ontwerp van mechanismen." Mechanisme en machinetheorie 72 (2014): 86-93. Afdrukken.
• Chondros, Thomas G. "Archimedes Life Works and Machines." Mechanisme en machinetheorie 45.11 (2010): 1766-75. Afdrukken.
• PIsano, Raffaele en Danilo Capecchi. "Op Archimedean Roots in Mechanica van Torricelli." Het genie van Archimedes: 23 eeuwen invloed op wiskunde, wetenschappen en techniek. Eds. Paipetis, Stephans A. en Marco Ceccarelli. Proceedings van een internationale conferentie gehouden in Syracuse, Italië, 8-10 juni 2010. Dordrecht, Duitsland: Springer, 2010. 17-28. Afdrukken.
• Waters, Shaun en George A. Aggidis. "Meer dan 2000 jaar terugblik: revival van de Archimedes-schroef van pomp naar turbine." Hernieuwbare en duurzame energiebeoordelingen 51 (2015): 497-505. Afdrukken.