Qədim dövrlərdən bəri bəşəriyyət öz fiziki əməyini hər vasitə ilə asanlaşdırmağa çalışır. Sadə mexanizmlər bu problemin həlli vasitəsinə çevrilib. Bu məqalədə qol və blok, eləcə də rıçaqlar və bloklar sistemi kimi ixtiralardan bəhs edilir.
Leverage nədir və nə vaxt istifadə olunub?
Yəqin ki, hər kəs bu sadə mexanizmlə uşaqlıqdan tanışdır. Fizikada qol bir şüa (çubuq, lövhə) və bir dəstəyin birləşməsidir. Ağırlıqları qaldırmaq və ya sürəti bədənlərə çatdırmaq üçün bir qol kimi xidmət edir. Şüa altındakı dəstəyin vəziyyətindən asılı olaraq, qolu ya qüvvədə, ya da yüklərin hərəkətində qazanc əldə edə bilər. Demək lazımdır ki, qolu fiziki kəmiyyət kimi işin azalmasına səbəb olmur, yalnız onun icrasını rahat şəkildə yenidən bölüşdürməyə imkan verir.
İnsan uzun müddətdir ki, leveragedən istifadə edir. Belə ki, onun qədim misirlilər tərəfindən piramidaların tikintisində istifadə edildiyinə dair sübutlar var. Qolun təsirinin ilk riyazi təsviri eramızdan əvvəl 3-cü əsrə aiddir və Arximedə aiddir. Bu mexanizmin iş prinsipinin müasir izahı daxildirgüc anı anlayışı yalnız 17-ci əsrdə, Nyutonun klassik mexanikasının formalaşması zamanı yaranmışdır.
Rölə qaydası
Rol necə işləyir? Bu sualın cavabı güc anı anlayışında var. Sonuncu qüvvənin qolunu moduluna vurmaq nəticəsində əldə edilən belə bir dəyər adlanır, yəni:
M=Fd
D qüvvəsinin qolu dayaq nöqtəsindən F qüvvəsinin tətbiqi nöqtəsinə qədər olan məsafədir.
Bir rıçaq öz işini görəndə ona üç müxtəlif qüvvə təsir edir:
- xarici qüvvə, məsələn, şəxs tərəfindən tətbiq edilir;
- bir insanın rıçaqla hərəkət etdirməyə çalışdığı yükün çəkisi;
- dəstək tərəfindən dəstək tərəfindən rıçaq şüasına təsir edən dəstəyin reaksiyası.
Dəstəyin reaksiyası digər iki qüvvəni tarazlaşdırır, buna görə də qol kosmosda irəli getmir. Onun fırlanma hərəkətini də yerinə yetirməməsi üçün qüvvələrin bütün anlarının cəminin sıfıra bərabər olması lazımdır. Güc anı həmişə hansısa oxa nisbətən ölçülür. Bu halda, bu ox dayaq nöqtəsidir. Bu ox seçimi ilə dəstəyin reaksiya qüvvəsinin hərəkətinin çiyni sıfıra bərabər olacaq, yəni bu qüvvə sıfır an yaradır. Aşağıdakı rəqəm birinci növ tipik bir qolu göstərir. Oxlar F xarici qüvvəni və yükün R ağırlığını qeyd edir.
Bu qüvvələr üçün anların cəmini yazın, bizdə:
RdR+ (-FdF)=0
Momentlərin cəminin sıfıra bərabərliyi qolu qollarının fırlanmasının olmamasını təmin edir. AnF qüvvəsi mənfi işarə ilə qəbul edilir, çünki bu qüvvə qolu saat yönünün əksinə, R qüvvəsi isə bu dönüşü saat yönünün əksinə çevirməyə çalışır.
Bu ifadəni aşağıdakı formalarda yenidən yazaraq, qol üçün tarazlıq şərtlərini əldə edirik:
RdR=FdF;
dR/dF=F/R
Biz güc momenti anlayışından istifadə edərək yazılı bərabərlikləri əldə etdik. Eramızdan əvvəl III əsrdə. e. Yunan filosoflarının bu fiziki anlayışdan xəbəri yox idi, buna baxmayaraq, Arximed eksperimental müşahidələr nəticəsində qolun qollarına təsir edən qüvvələrin nisbəti ilə bu qolların uzunluğu arasında tərs əlaqə qurmuşdur.
Qeyd edilmiş bərabərliklər göstərir ki, qolun uzunluğunun azalması dR kiçik F qüvvəsi və bir qüvvənin köməyi ilə böyük çəkiləri qaldırmaq imkanının yaranmasına kömək edir. uzun qol dF R yük.
Fizikada blok nədir?
Blok başqa bir sadə mexanizmdir, silindrik səthin perimetri boyunca yivli yuvarlaq silindrdir. Şırım ipi və ya zənciri təmin etməyə xidmət edir. Blokun fırlanma oxu var. Şəkildə onun necə işlədiyini göstərən blok nümunəsi göstərilir.
Bu blok sabit adlanır. O, güc qazandırmır, əksinə onun istiqamətini dəyişməyə imkan verir.
Sabit blokdan başqa, hərəkət edən blok da var. Daşınan və sabit blok sistemi aşağıda göstərilmişdir.
Bu sistemə anlar qaydası tətbiq edilərsə, onda alırıqgüc artımı iki dəfədir, lakin eyni zamanda biz yolda eyni məbləği itiririk (şəkildə F=60 N).
Rıçaqlar və bloklar sistemi
Əvvəlki paraqraflarda qeyd edildiyi kimi, leverage yol və ya güc əldə etmək üçün istifadə oluna bilər, blok isə güc qazanmağa və onun hərəkət istiqamətini dəyişməyə imkan verir. Baxılan sadə mexanizmlərin bu xassələri rıçaqlar və bloklar sistemlərində istifadə olunur. Bu sistemlərdə hər bir element müəyyən güc götürür və onu digər elementlərə ötürür ki, biz çıxış kimi orijinal qüvvəni əldə edək.
Rıçaq və blokun işinin asanlığı və onların struktur istifadəsinin çevikliyi belə birləşmədən mürəkkəb mexanizmlər tərtib etməyə imkan verir.
Sadə mexanizm sistemlərindən istifadə nümunələri
Əslində bizi əhatə edən istənilən maşın rıçaq və blok sistemləridir. Ən məşhur nümunələr bunlardır:
- makina;
- piano;
- kran;
- qatlanan iskele;
- tənzimlənən çarpayılar və masalar;
- insan sümükləri, oynaqları və əzələləri dəsti.
Bu sistemlərin hər birində giriş qüvvəsi məlumdursa, o zaman sistemin hər bir elementinə qol qaydasını ardıcıl tətbiq etməklə çıxış qüvvəsini hesablamaq olar.
