Machines historiques simples, caractéristiques, types, exemples

Le Machines simples Ce sont des dispositifs mécaniques qui modifient l'ampleur ou la direction d'une force. Ils peuvent généralement être définis comme les appareils les plus brefs qui utilisent un avantage mécanique, également appelé effet de levier, pour augmenter une force.

Tout au long de l'histoire, les humains ont développé plusieurs appareils pour faciliter le travail. Les plus importants sont appelés les six types de machines simples: le levier, la roue et l'axe, la poulie, le plan incliné, le coin et la vis.

Source: John Mills [domaine public]

Lorsque le mot machine est entendu, vous pensez à quelque chose comme une excavatrice ou une locomotive Steam. Cependant, en science, une machine est tout ce qui rend une force plus grande.

Une machine peut augmenter la quantité de force produite, avec le coût d'une réduction proportionnelle de la distance que la charge fonctionne. La relation entre la force produite et la force appliquée est appelée avantage mécanique.

Une machine simple utilise une seule force appliquée qui fonctionne contre une seule force de chargement. Ignorant les pertes de friction, le travail effectué dans la charge est égal au travail effectué par la force appliquée.

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Blocs élémentaires

Les machines simples sont partout, les jours utilisés pour effectuer des tâches simples. Ils sont également utilisés depuis les premiers jours de l'existence humaine.

Les machines simples peuvent être considérées comme les blocs élémentaires dont toutes les machines les plus complexes sont composées, appelées machines composites.

Dans le mécanisme d'un vélo, par exemple, les poulies, les leviers et les roues sont utilisés. L'avantage mécanique d'une machine composée n'est rien de plus que le résultat des avantages mécaniques des machines simples qui le composent.

Cependant, bien qu'ils continuent d'être considérés comme très importants en mécanique et en sciences appliquées, les mécanismes modernes ont traversé cette vision de machines simples telles que les blocs élémentaires dont toutes les machines sont composées.

Histoire

Idées initiales

Vers le troisième siècle pour. C. L'idée d'une machine simple est originaire, avec le philosophe grec Archimède, qui a étudié les machines simples suivantes: levier, la poulie et la vis.

Découvert sur le levier le principe de l'avantage mécanique. Son célèbre commentaire par rapport au levier: "Donnez-moi un endroit pour me soutenir et déplacer la Terre" exprime sa compréhension qu'il n'y avait pas de limite pour la quantité d'augmentation de force qui pourrait être réalisée avec l'utilisation de l'avantage mécanique.

Les philosophes grecs arrière ont défini cinq machines classiques simples et pouvaient calculer l'avantage mécanique qu'ils avaient.

Par exemple, dans votre travail Mécanique, Herón de Alejandría (10-75 D. C.) Énumérez cinq appareils qui peuvent régler une charge: poulie, roue et axe, levier, vis et cale, détaillant son élaboration et utilisation.

Cependant, la connaissance des Grecs était limitée à la statique des machines simples (l'équilibre des forces), sans compter la dynamique, le concept de travail ou de compensation entre la force et la distance.

Période de la Renaissance

La dynamique des forces mécaniques, comme les machines simples ont été appelées, ont commencé à étudier pendant la renaissance, du point de vue de l'endroit où un fardeau pourrait être levé, en plus de la force qui pourrait être appliquée, ce qui a finalement conduit au nouveau concept de travail mécanique.

L'avantage mécanique du plan incliné a été déduit par l'ingénieur flamand Simon Stevin en 1586. Cela a été inclus avec les autres machines simples.

Peut vous servir: branches de la technologie

Le scientifique italien Galileo Galilei a élaboré en 1600 la théorie dynamique complète des machines simples, dans son travail Mécanche, où la similitude mathématique sous-jacente a été révélée comme des amplificateurs de force de ces machines. Il a été le premier à expliquer que les machines simples n'ont pas créé d'énergie, ils ne l'ont transformé que.

Leonardo da Vinci a découvert les règles classiques de la friction glissante sur les machines, mais elles n'ont pas été publiées ou documentées dans leurs cartes. En 1699, Guillaume Amontons a redécouvert ces règles et en 1785, ils ont été développés par Charles-Augustin de Coulomb.

Caractéristiques

Les machines simples sont des appareils avec toutes ou très peu de pièces mobiles, ce qui facilite le travail. La fonction principale d'une machine simple est l'amplification de la force ou la modification du mouvement.

Mouvement et force

Le mouvement et la force dans une machine simple sont inséparables. Ils sont toujours en relation inverse.

La force produite par un levier est supérieure à la force appliquée, mais le mouvement produit est inférieur au mouvement qui s'applique. C'est-à-dire qu'un gain en vigueur est accompagné d'une perte en mouvement.

Emploi

En mécanique, le travail est quelque chose que les forces font lorsqu'ils se déplacent dans la direction dans laquelle ils agissent. C'est-à-dire lorsqu'une force est appliquée pour parcourir une distance, un travail se produit. Ceci s'exprime mathématiquement comme: travail = force × distance.

Par exemple, pour élever un objet, le travail qui surmonte la force de la gravité doit être effectué et donc pouvoir déplacer l'objet vers le haut.

Pour soulever un objet deux fois lourd, deux fois plus de travail est nécessaire pour télécharger la même distance. Le double travail serait également nécessaire pour soulever le même objet deux fois.

Ce concept de travail est essentiel pour définir la fonction mécanique dans les machines simples en termes de résistance et de mouvement, mettant en évidence l'inséparabilité de la force et du mouvement.

Avantage mécanique

C'est la relation entre la force qui fait un travail en ce qui concerne la force appliquée. Par conséquent, c'est l'efficacité de l'amplification de la force d'une machine simple.

L'avantage mécanique des machines simples signifie que vous pouvez utiliser moins de résistance pour déplacer un objet, mais vous devez déplacer une distance plus longue.

Plusieurs fois, il estime qu'une tâche est difficile car il est nécessaire d'utiliser beaucoup de force. En utilisant la compensation entre la distance et la résistance, on peut faire que la tâche est beaucoup plus facile à accomplir.

Un exemple est de pousser un objet lourd par une rampe. Il est plus facile de pousser l'objet par la rampe que de le soulever jusqu'à la bonne hauteur, mais vous devez transporter une distance plus longue.

Que sont les machines simples pour?

Les machines simples facilitent le travail en effectuant une ou plusieurs des fonctions suivantes:

- Transférer une force d'un endroit à un autre.

- Changer la direction d'une force.

- Augmenter l'ampleur d'une force.

- Augmenter la distance d'une force.

Bien que les machines simples prennent de nombreuses formes différentes, elles sont disponibles en six types de base:

- Wedge: Appareil pour séparer les choses.

- Roue et axe: utilisé pour réduire les frottements et comme multiplicateur de force.

Peut vous servir: semi-conducteurs

- Levier: il se déplace autour d'un point de support pour augmenter ou diminuer l'avantage mécanique.

- Plan incliné: soulève les objets lors du téléchargement d'une pente.

- Vis: un appareil qui peut soulever ou maintenir des éléments ensemble.

- Poulie: changer la direction d'une force.

Augmenter la force appliquée

Des machines simples aident les humains à augmenter la force appliquée à un objet. Ils fournissent un avantage mécanique pour aider à déplacer les objets.

Comme l'indique la formule de travail, le principal avantage des machines simples est de permettre la même quantité de travail en appliquant une quantité de force inférieure à une plus grande distance.

Par exemple, vous souhaitez soulever un objet qui pèse 10 kilogrammes à 2 mètres du sol. Il peut être exercé sur l'objet 10 kg de force dans la direction ascendante, sur une distance de 2 mètres, effectuant ainsi 20 Newton de travail.

Si un levier de 3 mètres a été utilisé, plaçant l'objet à une extrémité et plaçant sous la barre une force décrétante de seulement 5 kilogrammes.

Cependant, la fin du levier pour soulever l'objet seulement 2 mètres.

Il y a une compensation. L'abaissement du levier double la distance précédente, mais la force nécessaire est réduite à la moitié, faisant la même quantité de travail.

Gars

Levier

C'est une sorte de barre rigide qui a comme point de support un fulcro fixe. Il se compose d'une charge, qui est l'objet pour déplacer ou soulever, un point de soutien, qui est le pivot, et un effort, qui est la force requise pour déplacer ou soulever la charge.

Lors de l'application d'une force à une extrémité du levier, une force majeure est créée à l'autre extrémité. La force appliquée augmentera ou diminuera en fonction de la distance du support et de l'effort de charge.

Roue et axe

Il se compose d'une roue attachée à un axe plus petit afin que ces deux parties se tournent ensemble, où une force est transférée de l'une à l'autre. Une charnière prend en charge l'axe, permettant la rotation.

Facilite le travail de déplacement des objets en tournée. La roue, qui est l'extrémité ronde, tourne avec l'axe cylindrique, provoquant le mouvement.

Peut également amplifier la force. Une petite force appliquée à la circonférence d'une grande roue peut déplacer une plus grande charge attachée à un axe.

Poulie

Est conçu pour soutenir le mouvement et le changement de direction d'une corde tendue. La corde est roulée autour d'une roue. Alors que la roue tourne, la corde se déplace dans n'importe quelle direction.

Si un crochet est connecté à la corde, la rotation des roues peut être utilisée pour soulever et abaisser les objets, facilitant le travail.

Plan incliné

C'est une surface plate, avec une fin supérieure à l'autre, utilisée comme support pour soulever ou réduire une charge. Ils sont largement utilisés pour déplacer des charges lourdes sur les obstacles verticaux.

Déplacer un objet vers le haut sur un plan incliné nécessite moins de force que de le soulever directement, au prix d'une augmentation de la distance parcourue.

L'avantage mécanique d'un plan incliné est égal à la relation entre la longueur de la surface inclinée et la hauteur couverte.

Peut vous servir: éléments de mot

Berceau

C'est un outil triangulaire. Il peut être utilisé pour séparer deux objets, retirer les pièces d'un objet, soulever ou maintenir un objet en place.

Fonctionne en tournant une force appliquée à sa fin Romo par des forces perpendiculaires à sa surface inclinée.

L'avantage mécanique est donné par la relation entre la longueur de la pente et la largeur.

Vis

C'est un mécanisme qui convertit le mouvement de rotation en un mouvement linéaire et la force de rotation (couple) en force linéaire. Une vis est vraiment un autre type de plan incliné.

Sa forme la plus courante consiste en un axe cylindrique avec des rainures hélicoïdales appelées fils le long de l'extérieur.

La vis passe à travers un trou dans un autre objet ou un autre milieu avec des filetages à l'intérieur, qui se refroidissent avec les filetages à vis.

Exemples

Levier

Quelques exemples de leviers sont les portes des portes, les griffes d'un marteau pour éliminer les ongles, les leviers en fer, les interrupteurs d'éclairage, les bottines et les charnières.

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Roues et haches

Ils se rencontrent où les choses tournent en cercle, comme un ventilateur électrique, un moteur, une porte rotative, un carrousel et n'importe quelle roue, soit dans la voiture, sur une planche à roulettes ou à vélo.

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Poulies

Ils sont utilisés dans les rideaux et les stores pour les déplacer de haut en bas, ou d'avant en arrière.

Ils peuvent télécharger quelque chose du sol, comme un drapeau dans un post. La corde est jetée, mais le drapeau augmente.

Ils sont également utilisés dans l'industrie pour augmenter et réduire les charges lourdes, dans les navires pour élever et réduire les bougies, ou dans les grues à utiliser dans l'équipement de construction en mouvement en mouvement.

Les ascenseurs utilisent également des poulies pour déplacer la voiture vers le bas et vers le haut du sol au sol.

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Plans inclinés

Ils sont utilisés dans les parcs de scooter, les rampes en fauteuil roulant et pour un équipement lourd entre et hors de l'arrière des camions.

Les versions modifiées d'une rampe se trouvent dans les escaliers, les escaliers mécaniques, les sentiers de marche et même dans les diapositives utilisées pour laisser le courrier dans la boîte aux lettres, dans un train qui monte une pente.

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Berceau

Quelques exemples de coins utilisés pour se séparer peuvent être une pelle, un couteau, une hache, un zapapico, une scie, des ciseaux ou un picahielos.

Les quartiers peuvent également garder les choses ensemble, comme dans le cas d'un aliment de base, des épingles, des goujons, des ongles ou des arrêts de porte.

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Vis

Quelques exemples sont dans une perceuse, le couvercle d'une cruche, une ampoule, un boulon, des bouteilles de bouteilles, des robinets et des stylos.

Une autre utilisation de la vis est dans un appareil appelé pompe à vis. C'est une énorme machine hydraulique en forme de vis qui est introduite dans l'eau. Lorsque vous tournez, grâce à sa forme de vis, l'eau grimpe à travers l'axe torsadé, se levant là où il est nécessaire. Souvent, les bombes à vis sont utilisées pour l'irrigation et dans des environnements agricoles tels que les fermes.

Source: Pixabay.com

Les références

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