6 Arten von einfachen Maschinen

Die Arbeit wird durch Aufbringen einer Kraft über eine Distanz ausgeführt. Diese sechs einfachen Maschinen erzeugen eine größere Ausgangskraft als die Eingangskraft; das Verhältnis dieser Kräfte ist das mechanischer Vorteil der Maschine. Alle sechs hier aufgeführten einfachen Maschinen werden seit Tausenden von Jahren verwendet, und die Physik, die hinter einigen von ihnen steckt, wurde vom griechischen Philosophen Archimedes (ca. 287-212 v. Chr.) Quantifiziert. In Kombination können diese Maschinen zusammen verwendet werden, um einen noch größeren mechanischen Vorteil zu erzielen, als im Fall eines Fahrrads.

Hebel

Ein Hebel ist eine einfache Maschine, die aus einem starren Gegenstand (oft einer Stange) und einem Drehpunkt (oder Drehpunkt) besteht. Das Aufbringen einer Kraft auf ein Ende des starren Objekts bewirkt, dass es sich um den Drehpunkt dreht, wodurch die Kraft an einem anderen Punkt entlang des starren Objekts vergrößert wird. Es gibt drei Hebelklassen, je nachdem, wo die Antriebskraft, die Abtriebskraft und der Drehpunkt zueinander in Beziehung stehen. Der früheste Hebel diente 5000 v. Chr. Als Waage. Archimedes wird der Ausspruch zugeschrieben, "Gib mir einen Platz zum Stehen und ich werde die Erde bewegen." Baseballschläger, Wippen, Schubkarren und Brechstangen sind alle Arten von Hebeln.

Radachse

Ein Rad ist ein kreisförmiges Gerät, das in seiner Mitte an einer starren Stange befestigt ist. Eine auf das Rad ausgeübte Kraft bewirkt, dass sich die Achse dreht, wodurch die Kraft vergrößert werden kann (z. B. indem ein Seil um die Achse gewickelt wird). Alternativ dazu wird eine Kraft, die angewendet wird, um eine Drehung auf der Achse bereitzustellen, in eine Drehung des Rads übersetzt. Es kann als eine Art Hebel angesehen werden, der sich um einen zentralen Drehpunkt dreht. Die früheste bekannte Rad-Achs-Kombination war ein Spielzeugmodell eines in Mesopotamien um 3500 v. Chr. Hergestellten vierrädrigen Wagens. Riesenräder, Reifen und Nudelhölzer sind Beispiele für Räder und Achsen.

Schiefe Ebene

Eine schiefe Ebene ist eine ebene Fläche, die in einem Winkel zu einer anderen Fläche angeordnet ist. Dies führt dazu, dass durch Aufbringen der Kraft über eine längere Strecke derselbe Arbeitsaufwand anfällt. Die grundlegendste geneigte Ebene ist eine Rampe; Es ist weniger Kraft erforderlich, um eine Rampe in eine höhere Höhe zu bewegen, als um vertikal auf diese Höhe zu klettern. Niemand hat die geneigte Ebene erfunden, da sie in der Natur vorkommt, aber die Menschen verwendeten Rampen, um große Gebäude (monumentale Architektur) bereits zwischen 10.000 und 8.500 v. Chr. Zu bauen. Archimedes '"On Plane Equilibrium" beschreibt die Schwerpunkte für verschiedene geometrische ebene Figuren.

Keil

Der Keil wird oft als doppelt geneigte Ebene betrachtet - beide Seiten sind geneigt -, die sich bewegt, um eine Kraft entlang der Seitenlängen auszuüben. Die Kraft ist senkrecht zu den geneigten Flächen, sodass zwei Objekte (oder Teile eines einzelnen Objekts) auseinander gedrückt werden. Äxte, Messer und Meißel sind allesamt Keile. Der übliche "Türkeil" nutzt die Kraft auf die Oberflächen, um Reibung zu erzeugen, anstatt Dinge zu trennen, aber er ist im Grunde immer noch ein Keil. Der Keil ist die älteste einfache Maschine, die von unseren Vorfahren hergestellt wurde Homo erectus Mindestens 1,2 Millionen Jahre sind vergangen, um Steinwerkzeuge herzustellen.

Schraube

Eine Schraube ist eine Welle, deren Oberfläche eine schräge Nut aufweist. Durch Drehen der Schraube (Aufbringen eines Drehmoments) wird die Kraft senkrecht zur Nut aufgebracht, wodurch eine Drehkraft in eine lineare Kraft umgewandelt wird. Es wird häufig zum Befestigen von Gegenständen aneinander verwendet (wie dies bei Schrauben und Bolzen der Fall ist). Die Babylonier in Mesopotamien entwickelten die Schraube im 7. Jahrhundert v. Chr., Um das Wasser von einem tief liegenden Körper auf einen höheren zu heben (einen Garten aus einem Fluss bewässern). Diese Maschine sollte später als Archimedes-Schraube bezeichnet werden.

Rolle

Eine Riemenscheibe ist ein Rad mit einer Nut entlang der Kante, in die ein Seil oder Kabel eingelegt werden kann. Dabei wird das Prinzip der Kraftausübung über eine längere Strecke sowie die Spannung im Seil oder Kabel verwendet, um die Größe der erforderlichen Kraft zu verringern. Komplexe Riemenscheibensysteme können verwendet werden, um die Kraft, die anfänglich aufgebracht werden muss, um ein Objekt zu bewegen, stark zu verringern. Einfache Riemenscheiben wurden von den Babyloniern im 7. Jahrhundert v. Der erste Komplex (mit mehreren Rädern) wurde von den Griechen um 400 v. Chr. erfunden. Archimedes perfektionierte die vorhandene Technologie und machte den ersten vollständig realisierten Block und Tackle.

Was ist eine Maschine??

Die erste Verwendung des Wortes "Maschine" ("machina") im Griechischen erfolgte durch den antiken griechischen Dichter Homer im 8. Jahrhundert v. Chr., Der es verwendete, um auf politische Manipulationen hinzuweisen. Dem griechischen Dramatiker Aischylos (523-426 v. Chr.) Wird die Verwendung des Wortes in Bezug auf Theatermaschinen wie "Deus ex machina"oder" Gott von einer Maschine. "Diese Maschine war ein Kran, der Schauspieler, die Götter spielten, auf die Bühne brachte.

Quellen und weiterführende Literatur

• Bautista Paz, Emilio et al. "Eine kurze illustrierte Geschichte von Maschinen und Mechanismen." Dordrecht, Deutschland: Springer, 2010. Print.
• Ceccarelli, Marco. "Beiträge von Archimedes zur Mechanik und Konstruktion von Mechanismen." Mechanismus- und Maschinentheorie 72 (2014): 86 & ndash; 93. Drucken.
• Chondros, Thomas G. "Archimedes Lebenswerke und Maschinen." Mechanismus- und Maschinentheorie 45,11 (2010): 1766–75. Drucken.
• PIsano, Raffaele und Danilo Capecchi. "Über archimedische Wurzeln in Torricellis Mechanik." Das Genie des Archimedes: 23 Jahrhunderte Einfluss auf Mathematik, Naturwissenschaften und Technik. Eds. Paipetis, Stephans A. und Marco Ceccarelli. Vorträge einer internationalen Konferenz, die vom 8. bis 10. Juni 2010 in Syrakus, Italien, stattfand. Dordrecht, Deutschland: Springer, 2010. 17-28. Drucken.
• Waters, Shaun und George A. Aggidis. "Über 2000 Jahre im Rückblick: Wiederbelebung der Archimedes-Schnecke von der Pumpe zur Turbine." Erneuerbare und Nachhaltige Energie Bewertungen 51 (2015): 497 & ndash; 505. Drucken.