Mesin Sejarah Sederhana, Karakteristik, Jenis, Contoh

Itu Mesin sederhana Mereka adalah perangkat mekanis yang mengubah besarnya atau arah gaya. Mereka umumnya dapat didefinisikan sebagai perangkat paling singkat yang menggunakan keunggulan mekanis, juga disebut leverage, untuk meningkatkan kekuatan.

Sepanjang sejarah, manusia telah mengembangkan beberapa perangkat untuk memfasilitasi pekerjaan. Yang paling penting dikenal sebagai enam jenis mesin sederhana: tuas, roda dan sumbu, katrol, bidang miring, irisan dan sekrup.

Sumber: John Mills [domain publik]

Saat kata mesin didengar, Anda memikirkan sesuatu seperti excavator atau lokomotif uap. Namun, dalam sains mesin adalah apa pun yang membuat kekuatan lebih besar.

Mesin dapat meningkatkan jumlah kekuatan yang dihasilkan, dengan biaya pengurangan proporsional dalam jarak yang ditimbulkan oleh beban. Hubungan antara gaya yang dihasilkan dan gaya yang diterapkan disebut keunggulan mekanis.

Mesin sederhana menggunakan gaya yang diterapkan tunggal yang bekerja melawan gaya beban tunggal. Mengabaikan kerugian gesekan, pekerjaan yang dilakukan dalam beban sama dengan pekerjaan yang dilakukan oleh gaya yang diterapkan.

[TOC]

Blok Dasar

Mesin sederhana ada di mana -mana, hari -hari yang digunakan untuk melakukan tugas sederhana. Mereka juga telah digunakan sejak hari -hari pertama keberadaan manusia.

Mesin sederhana dapat dianggap sebagai blok dasar di mana semua mesin paling kompleks disusun, disebut mesin komposit.

Dalam mekanisme sepeda, misalnya, katrol, tuas dan roda digunakan. Keuntungan mekanis mesin senyawa tidak lebih dari hasil dari keunggulan mekanis mesin sederhana yang menyusunnya.

Namun, meskipun mereka terus dianggap sangat penting dalam mekanika dan sains terapan, mekanika modern telah melintasi visi mesin sederhana seperti blok dasar yang disusun semua mesin.

Sejarah

Ide awal

Sekitar abad ketiga hingga. C. Gagasan mesin sederhana berasal, dengan filsuf Yunani Archimedes, yang mempelajari mesin sederhana berikut: tuas, katrol dan sekrup.

Ditemukan di tuas prinsip keunggulan mekanis. Komentar terkenalnya sehubungan dengan tuas: "Beri saya tempat untuk mendukung saya dan menggerakkan Bumi" mengungkapkan pemahamannya bahwa tidak ada batasan untuk jumlah peningkatan kekuatan yang dapat dicapai dengan penggunaan keuntungan mekanik.

Para filsuf Yunani belakang mendefinisikan lima mesin klasik sederhana dan dapat menghitung keunggulan mekanis yang mereka miliki.

Misalnya, dalam pekerjaan Anda Mekanika, Herón de alejandría (10-75 d. C.) Daftar lima perangkat yang dapat mengatur beban: katrol, roda dan sumbu, tuas, sekrup dan irisan, merinci elaborasi dan penggunaannya.

Namun, pengetahuan orang -orang Yunani dibatasi pada statis mesin sederhana (keseimbangan kekuatan), tidak termasuk dinamika, konsep pekerjaan atau kompensasi antara kekuatan dan jarak.

Periode Renaissance

Dinamika kekuatan mekanik, sebagaimana mesin sederhana disebut, mulai belajar selama kelahiran kembali, dari perspektif ke mana beban dapat diangkat, di samping kekuatan yang dapat diterapkan, yang akhirnya mengarah pada konsep baru tersebut pekerjaan mekanis.

Keuntungan mekanis dari bidang miring disimpulkan oleh insinyur Flemish Simon Stevin pada 1586. Ini disertakan dengan mesin sederhana lainnya.

Dapat melayani Anda: cabang teknologi

Ilmuwan Italia Galileo Galilei menguraikan pada tahun 1600 teori dinamis lengkap mesin sederhana, dalam karyanya Mechaniche, di mana kesamaan matematika yang mendasarinya terungkap sebagai penguat gaya dari mesin -mesin ini. Dia adalah orang pertama yang menjelaskan bahwa mesin sederhana tidak menciptakan energi, mereka hanya mengubahnya.

Leonardo da Vinci menemukan aturan klasik gesekan geser pada mesin, tetapi tidak diterbitkan atau didokumentasikan dalam kartu mereka. Pada 1699 Guillaume Amonton menemukan kembali aturan-aturan ini dan pada 1785 mereka dikembangkan oleh Charles-Augustin de Coulomb.

Karakteristik

Mesin sederhana adalah perangkat dengan setiap atau sangat sedikit bagian yang bergerak, yang membuat pekerjaan lebih mudah. Fungsi utama mesin sederhana adalah amplifikasi gaya atau modifikasi gerakan.

Gerakan dan Kekuatan

Gerakan dan kekuatan dalam mesin sederhana tidak dapat dipisahkan. Mereka selalu dalam hubungan terbalik.

Gaya yang dihasilkan oleh tuas lebih besar dari gaya yang diterapkan, tetapi gerakan yang dihasilkan lebih rendah dari gerakan yang berlaku. Yaitu, keuntungan yang berlaku disertai dengan kerugian bergerak.

Pekerjaan

Dalam mekanik, pekerjaan adalah sesuatu yang dilakukan kekuatan ketika mereka bergerak ke arah di mana mereka bertindak. Yaitu, ketika suatu kekuatan diterapkan untuk melakukan perjalanan ke jarak, suatu pekerjaan terjadi. Ini diekspresikan secara matematis sebagai: kerja = kekuatan × jarak.

Misalnya, untuk menaikkan objek, pekerjaan yang mengatasi kekuatan gravitasi harus dilakukan dan dengan demikian dapat memindahkan objek ke atas.

Untuk mengangkat objek dua kali berat, dua kali lebih banyak pekerjaan diperlukan untuk mengunggah jarak yang sama. Pekerjaan ganda juga akan diperlukan untuk mengangkat objek yang sama dua kali.

Konsep pekerjaan ini sangat penting untuk mendefinisikan fungsi mekanis dalam mesin sederhana dalam hal kekuatan dan gerakan, menyoroti ketidakterpisahan kekuatan dan gerakan.

Keuntungan Mekanis

Itu adalah hubungan antara kekuatan yang melakukan pekerjaan sehubungan dengan kekuatan yang diterapkan. Oleh karena itu, itu adalah keefektifan amplifikasi gaya dari mesin sederhana.

Keuntungan mekanis dari mesin sederhana berarti Anda dapat menggunakan lebih sedikit kekuatan untuk memindahkan objek, tetapi Anda harus memindahkan jarak yang lebih jauh.

Sering kali rasanya suatu tugas sulit karena perlu menggunakan banyak kekuatan. Menggunakan kompensasi antara jarak dan kekuatan, dapat dilakukan bahwa tugas tersebut jauh lebih mudah untuk diselesaikan.

Contohnya adalah mendorong objek berat dengan jalan. Lebih mudah untuk mendorong objek di jalan daripada mengangkatnya ke ketinggian kanan, tetapi Anda harus membawa jarak yang lebih jauh.

Untuk apa mesin sederhana?

Mesin sederhana memfasilitasi pekerjaan dengan melakukan satu atau lebih fungsi berikut:

- Mentransfer kekuatan dari satu tempat ke tempat lain.

- Ubah arah kekuatan.

- Meningkatkan besarnya gaya.

- Tingkatkan Jarak Dari Suatu Kekuatan.

Meskipun mesin sederhana mengambil banyak bentuk yang berbeda, mereka datang dalam enam tipe dasar:

- Wedge: perangkat untuk memisahkan hal -hal.

- Roda dan Sumbu: Digunakan untuk mengurangi gesekan dan sebagai pengganda gaya.

Dapat melayani Anda: semikonduktor

- Tuas: Bergerak di sekitar titik dukungan untuk meningkatkan atau mengurangi keunggulan mekanis.

- Pesawat Miring: Mengangkat benda saat mengunggah lereng.

- Sekrup: Perangkat yang dapat mengangkat atau memelihara elemen bersama -sama.

- Katrol: Ubah arah kekuatan.

Meningkatkan gaya yang diterapkan

Mesin sederhana membantu manusia meningkatkan kekuatan yang diterapkan pada suatu objek. Mereka memberikan keuntungan mekanis untuk membantu memindahkan objek.

Seperti yang ditunjukkan oleh rumus kerja, manfaat utama mesin sederhana adalah untuk memungkinkan jumlah pekerjaan yang sama dengan menerapkan jumlah kekuatan yang lebih rendah dalam jarak yang lebih besar.

Misalnya, Anda ingin mengangkat objek yang beratnya 10 kilogram 2 meter dari tanah. Itu dapat dilakukan pada objek 10 kg gaya dalam arah naik, untuk jarak 2 meter, sehingga melakukan 20 newton pekerjaan.

Jika tuas 3 meter digunakan, menempatkan objek di satu ujung dan menempatkan di bawah bilah, sebuah kekuatan hanya 5 kilogram.

Namun, ujung tuas untuk mengangkat objek hanya 2 meter.

Ada kompensasi. Menurunkan tuas berlipat ganda jarak sebelumnya, tetapi gaya yang diperlukan dikurangi menjadi setengah, melakukan jumlah pekerjaan yang sama.

Teman-teman

Tuas

Ini adalah semacam bilah kaku yang memiliki titik dukungannya fulcro tetap. Ini terdiri dari beban, yang merupakan objek untuk bergerak atau mengangkat, titik dukungan, yang merupakan pivot, dan upaya, yang merupakan kekuatan yang diperlukan untuk memindahkan atau mengangkat beban.

Saat menerapkan kekuatan di salah satu ujung tuas, kekuatan utama dibuat di ujung yang lain. Gaya yang diterapkan akan meningkat atau berkurang tergantung pada jarak dukungan dan upaya beban.

Roda dan sumbu

Ini terdiri dari roda yang melekat pada sumbu yang lebih kecil sehingga kedua bagian ini berputar bersama, di mana satu gaya ditransfer dari satu ke yang lain. Engsel mendukung sumbu, memungkinkan rotasi.

Memfasilitasi pekerjaan objek bergerak jarak tur. Roda, yang merupakan ujung bundar, berputar dengan sumbu silinder, menyebabkan gerakan.

Juga dapat memperkuat kekuatan. Gaya kecil yang diterapkan pada keliling roda besar dapat memindahkan beban yang lebih besar yang terpasang pada sumbu.

Katrol

Dirancang untuk mendukung gerakan dan perubahan arah tali tegang. Tali digulung di sekitar roda. Saat roda berputar, tali bergerak ke segala arah.

Jika kait terhubung ke tali, rotasi roda dapat digunakan untuk menaikkan dan menurunkan benda, memfasilitasi pekerjaan.

Bidang miring

Ini adalah permukaan yang rata, dengan ujung yang lebih tinggi dari yang lain, digunakan sebagai dukungan untuk menaikkan atau menurunkan beban. Mereka banyak digunakan untuk memindahkan beban berat pada rintangan vertikal.

Pindahkan objek ke atas pada bidang miring membutuhkan lebih sedikit kekuatan daripada mengangkatnya secara langsung, dengan biaya peningkatan jarak yang ditempuh.

Keuntungan mekanis dari bidang miring sama dengan hubungan antara panjang permukaan miring dan ketinggian tertutup.

Dapat melayani Anda: elemen kata

Buaian

Itu adalah alat segitiga. Ini dapat digunakan untuk memisahkan dua objek, menghapus potongan dari objek, mengangkat atau memelihara objek di tempatnya.

Bekerja dengan mengubah gaya yang diterapkan pada ujung romo dengan kekuatan tegak lurus terhadap permukaannya yang miring.

Keuntungan mekanis diberikan oleh hubungan antara panjang lereng dan lebar.

Baut

Ini adalah mekanisme yang mengubah gerakan rotasi menjadi gerakan linier dan gaya rotasi (torsi) menjadi gaya linier. Sekrup benar -benar jenis bidang miring lain.

Bentuknya yang paling umum terdiri dari sumbu silinder dengan alur heliks yang disebut benang di sepanjang luar.

Sekrup melewati lubang di objek lain atau medium dengan benang di dalamnya, yang mendingin dengan ulir sekrup.

Contoh

Tuas

Beberapa contoh tuas adalah pintu pintu, cakar palu untuk menghilangkan kuku, tuas besi, sakelar lampu, membuka sepatu bot dan engsel.

Sumber: Pixabay.com

Roda dan kapak

Mereka bertemu di mana hal -hal berputar dalam lingkaran, seperti kipas elektrik, mesin, pintu berputar, korsel dan roda apa pun, baik di dalam mobil, di atas skateboard atau di atas sepeda.

Sumber: Pixabay.com

Katrol

Mereka digunakan dalam tirai dan tirai untuk menggerakkannya ke atas dan ke bawah, atau bolak -balik.

Mereka dapat mengunggah sesuatu dari tanah, seperti bendera di pos. Tali dilemparkan ke bawah, tetapi bendera naik.

Mereka juga digunakan dalam industri untuk menaikkan dan menurunkan beban berat, di kapal untuk menaikkan dan menurunkan lilin, atau di crane untuk digunakan dalam peralatan konstruksi yang bergerak bergerak.

Lift juga menggunakan katrol untuk memindahkan mobil ke bawah dan ke atas dari lantai ke lantai.

Sumber: Pixabay.com

Rencana miring

Mereka digunakan di taman skuter, landai kursi roda dan untuk alat berat di antara dan di luar bagian belakang truk.

Versi yang dimodifikasi dari jalan ditemukan di tangga, tangga mekanik, jalur berjalan, dan bahkan di slide yang digunakan untuk meninggalkan surat di kotak surat, ke kereta yang naik ke lereng.

Sumber: Pexels.com

Buaian

Beberapa contoh irisan yang digunakan untuk terpisah dapat berupa sekop, pisau, kapak, zapapico, gergaji, gunting atau picahielos.

Wedges juga dapat menjaga semuanya, seperti dalam kasus staples, pin, stud, paku atau pintu berhenti.

Sumber: Pixabay.com

Baut

Beberapa contoh ada dalam bor, tutup kendi, bohlam, baut, botol botol, keran dan pena.

Penggunaan sekrup lainnya ada di perangkat yang disebut pompa sekrup. Ini adalah mesin hidrolik berbentuk sekrup besar yang dimasukkan ke dalam air. Saat berbalik, berkat bentuk sekrupnya, airnya memanjat melalui sumbu yang dipelintir, naik ke tempat yang dibutuhkan. Seringkali, bom sekrup digunakan untuk irigasi dan di lingkungan pertanian seperti pertanian.

Sumber: Pixabay.com

Referensi

1. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2019). Mesin sederhana. Diambil dari: di.Wikipedia.org.
2. Idaho Public Television (2019). Mesin Sederhana: Fakta. Diambil dari: Idahopvv.org.
3. Jim Lucas (2018). 6 Mesin Sederhana: Membuat Pekerjaan Lebih Mudah. Ilmu langsung. Diambil dari: LiveScience.com.
4. Teach Engineering (2019). Teknik: Mesin Sederhana. Diambil dari: Teachengineering.org.
5. Untuk guru untuk siswa (2019). Apa mesin sederhana? Diambil dari: Forteachers Forworksudents.com.Au.
6. Pemerintah Negara Bagian Victoria (2019). Mesin sederhana. Diambil dari: Pendidikan.Vic.Pemerintah.Au.
7. Vex IQ (2019). Enam jenis mesin sederhana. Diambil dari: vexrobotics.com.