Ежелден адам баласы өз жұмысын жеңілдетуге тырысады. Ол үшін әртүрлі құрылғыларды пайдаланады. Ең қарапайым механизмдер қандай? Бұл құрылғылардың қандай түрлері бар? Қарапайым және күрделі механизмдердің айырмашылығы неде? Бұл және т.б. туралы - кейінірек мақалада.
Жалпы ақпарат
Қарапайым механизмдер (грек тілінен. «машина, құрал») – күш-қуат беретін құрылғылар. Бұл құрылғылардың кейбірі ежелгі дәуірде пайда болды. Қарапайым механизмдер тәуелсіз құрылғылар болуы мүмкін немесе күрделірек бірліктердің элементтері болуы мүмкін. Құрылыс түріне байланысты осы немесе басқа құрылғының көлемі де анықталады. Қарапайым механизмдерді қолдану адам қызметін айтарлықтай жеңілдетеді. Мұндай құрылғылар күш береді. Мысалы, бөренеге салынған сына арматураның өзіне тиетін соққыдан гөрі күштірек. Сондықтан ағаш әртүрлі бағытта тез жарылып кетеді. Бұл кезде сынаға соққы жоғарыдан төменге түседі, ал бөренелер бөліктері бүйірлеріне қарай жылжиды. Яғни, бұл жағдайда қозғалыс бағытында да өзгеріс болады.
Қарапайым механизмдер. Мысалдар
Арматураның бірнеше түрі бар:
Көлбеу жазықтық
a) бұранда бұрандаларда қолданылады, мысалы, балғалардағы, бұрғылардағы бұрғы; көтеру механизмі ретінде де қызмет ете алады (Архимед бұрандасы);
b) сына массаны шағын аймаққа шоғырландыру арқылы қысымның жоғарылауына ықпал етеді. Оқ, күрек, найзада қолданылады.
Рычаг – Архимед сипаттаған құрылғы. Триггер, ауыстырғыш ретінде әрекет ете алады.
a) қақпа таспаны беру және ұңғымадан суды көтеру үшін пайдаланылады.
Дөңгелекті (б.з.б. 3000 жылы шумерлер ойлап тапқан) көлікте қолданылатын беріліс жүйесінің ажырамас бөлігі болып табылады.
Поршень қыздырылған газдардың немесе будың энергиясын пайдалануға үлес қосады. Бұл құрылғы бу машиналарында және атыс қаруларында қолданылады.
Қақпа
Бұл құрылғы сабы бекітілген барабан (цилиндр). Әдетте, ол құдықтан суды көтеру үшін көтеру механизмі ретінде пайдаланылды. Қақпаны пайдалану кезінде алынатын беріктік өсімі тұтқасы қозғалатын шеңбер радиусының арқан оралған цилиндрдің (барабанның) радиусына қатынасымен анықталады. Лебедка заманауи қақпа түріне жатады. Бұл арматура цилиндрді және әртүрлі радиустағы екі берілістерді қамтитын жүйе болып табылады. Жалпы лебедкаға беретін күштің артуы екі қақпаның бірлескен әрекетімен анықталады. Заманауи құрылғылар қырық жүз рет жеңіске жетеді.
Көлбеу жазықтық
Бұл қарапайым механизм ауыр денелерді көтеру кезінде де жиі қолданылады. Күшті күшейту аз үйкеліс кезінде құрылғының ұзындығының биіктігіне қатынасымен анықталады. Көбінесе үлкен күш жасау үшін (мысалы, мұзжарғышты пайдалану немесе отын кесу үшін) көлбеу жазықтықтың түрі - сына қолданылады. Оның әрекеті бүйірлік бағытта үлкен күшпен құрылғының бүйір беттеріне перпендикуляр болатын үлкен күштердің пайда болуына негізделген. Көлбеу жазықтықтың тағы бір түрі - бұранда. Сына сияқты, бұл құрылғы түсірілген күштің бағытын немесе сандық мәнін өзгертуге қабілетті.
Қарапайым механизмдер. Тұтқа
Бұл (бекітілген) тірек айналасында айналуға қабілетті қатты дене. Тірек нүктесі мен рычагқа күш әсер ететін түзу сызықты ажырататын ең аз қашықтық күштің иығы деп аталады. Оны табу үшін тірек нүктесінен күштің әсер ету сызығына перпендикулярды түсіру керек. Бұл перпендикулярдың ұзындығы иық болады. F1 және F2 - рычагқа әсер ететін күштер. Құрылғыда әрекет ететін қолдар L1 және L2. Сонда рычагқа әсер ететін күштер иықтарға кері пропорционал болғанда тепе-теңдік күйде болады. Бұл ереже формула ретінде ұсынылуы мүмкін: F1 / F2=L1 / L2. Бұл принципті Архимед бекіткен. Бұл ереже тұтқасы бар үлкен күшті кішірек күшпен теңестіруге болатындығын көрсетеді. Бір иыққа түсірілген күш екіншісіне қолданылған күштен бір иық үлкенірек болса, сонша есе көпекінші.
Бүгінгі күні адамдар гаджеттерді қалай пайдаланады?
Күнделікті өмірде қарапайым механизмдер жиі кездеседі. Сонымен, егер оның кішкентай тұтқасы болмаса, су шүмегін ашу өте қиын болар еді, бұл жеткілікті тиімді тұтқа. Жаңғақтарды немесе болттарды босату немесе бұрау үшін қолданылатын кілт туралы да солай айтуға болады. Тұтқаны неғұрлым ұзағырақ болса, соғұрлым әрекет оңайырақ болады. Сонымен, күрделі механизмдерді жөндеу кезінде ауыр немесе үлкен гайкалар мен болттармен жұмыс істегенде, станоктарды, автомобильдерді, ұзындығы бір метрге дейінгі тұтқалары бар кілттерді пайдаланады. Ең қарапайым есік те қарастырылатын құрылғылардың бірі болып табылады.
Есікті оның бекітетін жерінен ашпақ болсаң, бұл өте қиын болады. Дегенмен, тұтқа ілмектерден неғұрлым алыс болса, есікті ашу оңайырақ болады. Жақсы мысал - сырықпен секіру. Оның ұзындығы шамамен бес метр. Осы рычагтың көмегімен және дұрыс күш-жігердің арқасында спортшы алты метрге дейін биіктікке дейін ұшады. Ұзын қолы үш метрдей. Тұтқалар адам және жануарлар денесінің әртүрлі бөліктерінде де кездеседі. Бұл, атап айтқанда, жақ, аяқ-қолдар. Рычагтың тұрмыстық мысалдары - сым кескіштер, металды немесе қағазды кесуге арналған қайшылар. Әртүрлі типтегі машиналарда олардың конструкциясында беріктікке қол жеткізуге мүмкіндік беретін құрылғылар бар. Мысалы, педальдар немесе велосипедтегі қол тежегіші, тігін машинасының тұтқалары, фортепиано пернелері.
Арматураларды кешенді қолдану
Қарапайым механизмдер әртүрлі комбинацияларда кездеседі. Біріктірілген құрылғылар екі немесе одан да көп бөліктерді қамтиды. Бұл күрделі механизм болуы міндетті емес - көптеген қарапайым құрылғыларды күрделі деп санауға болады. Сонымен, еттартқышта тұтқа (қақпа), етті итеретін бұранда және пышақ кескіш (сына) бар. Қол сағаттарында қолдар диаметрі әртүрлі және бір-бірімен біріктірілген беріліс жүйесі арқылы айналады. Белгілі аралас қарапайым механизмдердің бірі - ұяшық. Ол жаға мен бұранданың комбинациясын пайдаланады.
Қорытынды
Қарапайым механизмдер адамның жұмысын айтарлықтай жеңілдететіні белгілі болды. Олар бір немесе бірнеше бөліктерден тұруы мүмкін. Сонымен қатар, екі немесе одан да көп элементтер болған жағдайда да олар қарапайым болып қалуы мүмкін, бірақ олар айтарлықтай күрделі болуы мүмкін. Әртүрлі агрегаттар, баспа машиналары, қозғалтқыштар бірнеше бөліктерді қамтиды. Элементтердің арасында рычагтар, блоктар, бұрандалар, осьтердегі дөңгелектер, көлбеу жазықтықтар, сына бар. Бұл құрылғылардың барлығы бірге жұмыс істейді. Олардың арқасында адам жұмысты айтарлықтай жеңілдетеді. Механикалық энергияны құрылғының бір бөлігінен екіншісіне беру әртүрлі тәсілдермен жүзеге асырылуы мүмкін. Тізбектер, белдіктер, тісті доңғалақтар немесе тісті доңғалақтар күшті тасымалдауға көмектесетін және жекелеген элементтерді бір бағытта немесе басқа бағытта баяу немесе жылдамырақ жылжытатын ең көп таралған құрылғылар болып саналады. Күрделі және жоғары жылдамдықты құрылғылар ретінде басқарыладыәдетте электронды құрылғылар. Электрлік сенсорлар арнайы параметрдің арқасында белгілі бір механизмді қосу қажет болғанда көрсетеді, сонымен қатар олар жүйенің дұрыс және тұрақты жұмысын бақылайды.
Адамның қазіргі өміріне ерте заманнан көптеген құрылғылар келді. Адамдар күрделі механизмдерді үнемі жетілдіріп отырады, осылайша олардың қолдану аясын кеңейтеді. Адамның күнделікті өмірінде әртүрлі құрылғылардың өте маңызды орын алатыны сөзсіз. Қарапайым және күрделі механизмдерді қолданбай көп нәрсені елестету мүмкін емес. Құрылғылар құрылыста, ауыл шаруашылығында, тау-кен өнеркәсібінде және адам қызметінің басқа салаларында кеңінен қолданылады.
