وقتی از اهرم استفاده می شود

حواس وسيله ي کشف نيست بلکه فقط وسيله ي ارتباط عملي پيدا کردن با عالم خارج است و همين طور عقل .آن همان مايه ي دانشي است که در جانوران ، غريزه و در انسان ، عقل را به وجود مي آورد . از آن مايه ي دانش در انسان قوه ي اشراقي به وديعه گذاشته شده که در عموم به حال ضعف و ابهام و محو است ، ولي ممکن است که قوت و کمال يابد تا آنجا که شخص متوجه شود که آن اصل اصيل در او نفوذ کرده مانند آتشي که در آهن نفوذ و آنرا سرخ مي کند . به عبارت ديگر اتصال خود را با مبدا در مي يابد و آنش عشق در او افروخته مي شود ، هم تزلزل خاطري که از عقل در انسان رخ کرده مبدل به اطمينان مي گردد ، هم علاقه اش از جزئيات سلب مي شود

سروش هشترود

ماشین: هر وسیله که انجام کارها را آسان کند، ماشین می نامیم.
ورودی ماشین: شامل همه آن چیزهایی است که انجام میدهیم تا ماشین کار کند.
خروجی ماشین: آن چیزی است که ماشین برای ما انجام میدهد.

مثال
برای حرکت دوچرخه، نیرویی که به پدال وارد میکنیم، ورودی ماشین و خروجی آن حرکتی است که دوچرخه انجام میدهد.

ورودی یا خروجی ماشینها ممکن است براساس نیرو، توان یا انرژی بررسی شوند.

ماشین ها به صورت های گوناگون در انجام کارها به ما کمک میکنند:

١. همهٔ ماشین ها با انتقال نیرو به ما کمک میکنند.
۲. بعضی از ماشین ها باعث تغییر جهت نیرو می شوند. قرقره بالای پرچم، دوچرخه، قیچی همه از راه تغییر جهت نیرو به ما کمک می کنند.

۳. ماشین ها گاهی با افزایش مقدار نیرو به ما کمک می کنند. (مانند دیلم، انبردست، در قوطی بازکن).

۴. بعضی از ماشین ها با افزایش مسافت اثر نیرو بر جسم و افزایش سرعت انجام کار ماشین ها به ما کمک می کنند. (جارو فراشی، انبر ، موچین، یخ گیر و . )

یک ماشین می تواند در یک زمان هم افزایش نیرو و هم تغییر جهت نیرو داشته باشد مانند جک اتومبیل. و یا در یک زمان هم جهت نیرو را تغییر دهد و هم مسافت اثر نیرو را زیاد کند مانند دوچرخه.
هیچ ماشینی هرگز نمی تواند در یک زمان هم مقدار نیرو و هم مسافت اثر نیرو را افزایش دهد. زیرا در این صورت کارگرفته شده از ماشین بیش تر از کار داده شده به آن خواهد بود که چنین چیزی غیرممکن است.

گشتاور نیرو: اثر چرخانندگی یک نیرو را گشتاور نیرو میگوییم.
عوامل مؤثر بر گشتاور نیرو

کارداده شده به ماشین (کار نیروی محرک): برای آن که یک ماشین کار انجام دهد، باید نخست بر روی آن کار انجام دهیم. نیرویی که به این منظور به ماشین وارد میشود، نیروی محرک و کار این نیرو را کار نیروی محرک (کار داده شده) می نامند.

برای اندازه گیری این کار کافی است نیرویی که به ماشین وارد می شود در اندازهٔ طولی که طی وقتی از اهرم استفاده می شود می کند ضرب شود.

کار نیروی محرک (کار داده شده) = جابه جایی نیروی محرک × نیروی محرک
کارگرفته شده از ماشین (کار نیروی مقاوم): نیرویی را که ماشین باید بر آن غلبه کند، نیروی مقاوم و کار این نیرو کار نیروی مقاوم (کار مفید) نامیده می شود برای محاسبه کار مفید، نیروی مقاومی که بر آن غلبه شده است در جابه جایی آن ضرب می کنیم.

کار نیروی مقاوم (کار مفید) = نیروی مقاوم × جابه جایی نیروی مقاوم

کار غیر مفید:
معمولا کار غیرمفید ماشین را نمی توان وقتی از اهرم استفاده می شود به طور مستقیم اندازه گرفت و برای تعیین آن کار مفیدی را که از ماشین گرفته ایم از کاری که به ماشین داده ایم، کم می کنیم.

کار غیر مفید = کار داده شده - کار مفید
کار گرفته شده = کار داده شده

کار داده شده = کار مفید + کار غیر مفید

نکته: مطابق قانون پابستگی انرژی، انرژی هنگام تبدیل شدن از یک صورت به صورت دیگر و یا انتقال از یک جسم به جسم دیگر خلق و نابود نمی شود؛ بنابراین مقدار انرژی داده شده به یک ماشین نیز همواره با مقدار انرژیی که از ماشین گرفته می شود برابر است.

مزیت مکانیکی نشان می دهد که ماشین نیروی وارده را چند برابر می کند.

نکته: مزیت مکانیکی کمیتی نسبی بوده و بدون واحد بیان می شود.

انرژی گرفته شده از ماشین = انرژی داده شده به ماشین

انرژی تلف شده + انرژی (یا کار) مفید گرفته شده از ماشین = کل انرژی داده شده به ماشین

بازده: در هر وسیله می توان نسبت کار مفید به کل انرژی داده شده به دستگاه را به عنوان یک عامل مهم در کیفیت آن وسیله در نظر گرفت، این نسبت بازده نام دارد.

نکته: در یک ماشین واقعی چون کار خروجی از کار یا انرژی ورودی کمتر است، بازده ماشین همیشه کوچکتر از یک است.

مزیت مکانیکی نشان می دهد ماشین چگونه به ما کمک می کند:
مزیت مکانیکی یک ماشین در حالت تعادل، به صورت نسبت اندازه نیروی مقاوم به اندازهٔ نیروی محرک، تعریف میشود:
اندازه نیروی محرک: اندازه کار نیروی مقاوم = مزیت مکانیکی
اگر مزیت مکانیکی بزرگتر از یک باشد، ماشین مقدار نیرو را افزایش می دهد.

اگر مزیت مکانیکی کوچکتر از یک باشد، ماشین مسافت اثر نیرو را زیاد می کند.

اگر مزیت مکانیکی برابر یک باشد، ماشین فقط از راه انتقال و یا تغییر جهت نیرو به ما کمک می کند.

ماشین ها را می توان به چنددسته تقسیم نمود:
۱. ماشین ساده
۲. ماشین مرکب
۳. ماشین پیچیده

ماشین ساده : ماشینی است که ساختمان ساده ای دارد مانند بیل، کلنگ، پیچ گوشتی، در بازکن نوشابه

ماشین مرکب : اگر دو یا چند ماشین ساده را با هم ترکیب کنیم یک ماشین مرکب ساخته ایم . مانند : قیچی خیاطی، قیچی آهن بری، انبر دست و .

ماشین پیچیده : ماشینی است که اجزای بسیار زیادی دارد و از ترکیب تعداد زیادی ماشین مرکب ساخته شده است. مانند : اتومبیل، موتورسیکلت و .

توجه : تفاوت زیادی بین ماشین های ساده و مرکب وجود ندارد به عنوان مثال قیچی یک ماشین مرکب است اما ساختمانی بسیار ساده دارد یا انبردست هم به همین صورت .

ماشینهای ساده به چند گروه تقسیم می شوند:
۱. اهرمها ۲. قرقره ها ۳. چرخ دنده ۴. سطح شیب دار ۵. چرخ ومحور ۶. گوه ۷. پیچ

اهرمها: اهرم میله بلند و محکمی است که قسمتی از آن به جایی تکیه کرده است و دارای قسمتهای مختلفی است که به شرح زیر میباشد:

تکیه گاه : قسمتی از اهرم است که اهرم به آن تکیه کرده یا به دور آن می چرخد که با حرف F نشان می دهند.

نیروی محرک: نیرویی است که ما به ماشین وارد می کنیم که باحرف E نشان میدهند.

نیروی مقاوم: نیرویی است که ماشین به جسم وارد می کند که با حرف R نشان می دهند.

بازوی مقاوم: فاصله بین نیروی مقاوم تا تکیه گاه را بازوی مقاوم می گویند که با حرف LR نشان می دهند.

بازوی محرک: فاصله بین نیروی محرک تا تکیه گاه را می گویند که با حرف LE نشان می دهند.

اهرمها به سه نوعند :

۱. اهرم وقتی از اهرم استفاده می شود نوع اول: اهرمی است که تکیه گاه بین نیروی محرک و نیروی مقاوم می باشد .

کلمه بین الزاماً به معنی وسط نیست یعنی اینکه تکیه گاه میتواند کاملاً در وسط باشد یا اینکه تکیه گاه به نیروی مقاوم نزدیک باشد و یا اینکه تکیه گاه به نیروی محرک نزدیک باشد .

الف: اهرم نوع اولی که تکیه گاه کاملاً در وسط باشد. در این صورت بازوی محرک و بازوی مقاوم با هم برابرند در نتیجه نیروی محرک و نیروی مقاوم هم باهم برابرند دراین صورت اهرم با انتقال نیرو و تغییر جهت نیرو به ما کمک میکند و افزایش نیرو و یا افزایش مسافت ندارد. مانند الا کلنگ، ترازو، .

ب: اهرم نوع اولی که تکیه گاه به نیروی مقاوم نزدیک باشد. در این صورت بازوی محرک بزرگتر از بازوی مقاوم است پس نیروی محرک کوچکتر از نیروی مقاوم است در این صورت اهرم با انتقال نیرو و تغییر جهت نیرو و افزایش نیرو به ما کمک میکند. مانند دیلم، قیچی آهن بری، انبردست، .

ج: اهرم نوع اولی که تکیه گاه به نیروی محرک نزدیک باشد. در این صورت بازوی محرک کوچکتر از بازوی مقاوم است و نیروی محرک بزرگتر از نیروی مقاوم پس اهرم با انتقال نیرو و تغییر جهت نیرو و افزایش مسافت و سرعت اثر نیرو به ماکمک میکند. مانند قیچی خیاطی .

۲. اهرم نوع دوم: اهرمی است که تکیه گاه دریک طرف اهرم واقع است و نیروی مقاوم بین نیروی محرک و تکیه گاه قرار گرفته باشد که در این صورت بازوی محرک بزرگتر از بازوی مقاوم است و نیروی محرک کمتر از نیروی مقاوم پس اهرم با انتقال نیرو و افزایش نیرو به ماکمک می کند ولی تغییر جهت نیرو یا افزایش مسافت ندارد. مانند دربازکن نوشابه، چرخ دستی، فندق شکن (انبر گردو شکن)

۳. اهرم نوع سوم: اهرمی است که تکیه گاه دریک طرف اهرم واقع شده است و نیروی محرک بین تکیه گاه و نیروی مقاوم قرار دارد و بازوی محرک کوچکتر از بازوی مقاوم است و نیروی محرک بزرگتر از نیروی مقاوم پس با انتقال نیرو و افزایش مسافت و سرعت اثر نیرو به ما کمک می کند. مانند جاروی دسته بلند، موچین، انبر ذغال، .

در اهرمها و در شرایط تعادل، مزیت مکانیکی از رابطه زیر به دست می آید:
بازوی مقاوم : بازوی محرک = مزیت مکانیکی اهرم ها

قرقره ها: با طناب و قرقره نیز میتوان ماشین ساده ساخت. با استفاده از چنین ماشینی میتوان اجسام
سنگین را بلند کرد. هر قرقره محوری دارد که حول آن میتواند آزادانه بچرخد.

قرقرهٔ ثابت: با انتقال و تغییر جهت نیرو به ما کمک میکند.
قرقرهٔ متحرک: با انتقال و افزایش مقدار نیرو کمک میکند.
ترکیب قرقره ها: ترکیب یک قرقرهٔ ثابت با یک قرقرهٔ متحرک می تواند همزمان با تغییر جهت نیرو و افزایش نیرو کمک کند.
نکته: با اضافه کردن تعداد قرقره های ثابت و متحرک می توان نیرو را تا چندین برابر افزایش داد.
مزیت مکانیکی در قرقره ها:
میزان جابجایی ن مقاوم : میزان جابجایی ن محرک = مزیت مکانیکی قرقره
یا:
تعداد طناب ها که ن محرک وصل است : تعداد طنابها که به ن مقاوم وصل است = مزیت مکانیکی قرقره

چرخ دنده ها:
در اغلب ماشینهایی که میچرخند از چرخ دنده
استفاده میشود. ماشینی مانند یک دریل کوچک در سرعتهای
بالا به نیروی کمی احتیاج دارد و ماشینهای دیگری مانند چرخهای
بزرگ (پره دار ) پشت کشتیهای بخار، به نیروی زیادی در سرعتهای کم، احتیاج دارند.
چگونگی کارکرد چرخ دنده ها به تعداد دندانه های آن، بستگی دارد.
چرخ دنده ها با انتقال نیرو و بسته به نحوه ترکیب آنها با یکدیگر می توانند با تغییر جهت نیرو، افزایش مقدار نیرو و افزایش سرعت و مسافت اثر نیرو کمک کنند.

سطح شیبدار:
سطح شیبدار به ما کمک میکند تا با نیروی کمتر؛ اما در مسافتی طوالنیتر، جسم سنگین وقتی از اهرم استفاده می شود را به سمت
باال حرکت دهیم. وقتی از سطح شیبدار استفاده میکنیم، نیروی محرک، کاهش پیدا میکند؛ اما
مسافتی که باید طی شود تا جسم بالا برده شود، افزایش پیدا میکند.

پنجم ارکیده (4) دبستان شهیدنامجو زاهدان

20- چرا نمی توانیم همه ی کارها را به کمک ماهیچه های خود انجام دهیم(چرا باید به فکر منابع دیگر نیرو باشبم)؟چون نیروی ما برای انجام خیلی از کارها کافی نیست- بدن ما نمی تواند به مدت طولانی کار کند و زود خسته می شود

21- یکی از مهم ترین شکل های انرژی چیست؟انرژی الکتریکی

22- آیا می توانیم از انرزی الکتریکی ،انرزی حرکتی به دست آوریم؟ بله(موتور الکتریکی)

23- موتور الکتریکی چیست؟وسیله ای است مه انرزی الکتریکی را به انرژی حرکتی تبدیل می کند

24- آرمیچر چیست؟موتور الکتریکی ساده ای است که اگر به باتری وصل شود می تواند پروانه ای کوچک را به حرکت در آورد

25- آیا همه ی وسایل برقی موتور الکتریکی دارند؟خیر فقط وسایل برقی موتور الکتریکی دارند که تولید حرکت می کنند

26- در چه وسایل از نیروی الکتریکی استفاده می شود؟در بعضی قطارها- اتو بوس ها- بعضی وسایل خانگی

27- اگر موتور الکتریکی را به برق وصل کنیم چه اتفاقی می افتد؟می تواند اجسام را به حرکت در آورد

نیرو و تکیه گاه

این پروژه برای دانش آموزان کلاس های پنجم تا هشتم مناسب است.

مسئله: می خواهیم بدانیم که برای حرکت دادن یک اهرم در فواصل مختلف از تکیه گاه آن، چه مقدار نیرو لازم است؟

هدف این آزمایش این است که بفهمیم نیروی لازم برای حرکت دادن شی وقتی که نیرو به یک سمت از شی وارد می شود نسبت به وقتی که نیرو به مرکز تکیه گاه جسم وارد می شود بیشتر است یا کمتر؟

سوالات پروژه

اهرم چگونه کار می کند؟

یک شخص چگونه می تواند یک شی سنگین را راحت تر حرکت دهد؟

به طور متوسط یک شخص چه مقدار نیرو باید به اهرم وارد کند؟

اهرم ابزار ساده ای است که به ما کمک می کند تا بتوانیم اشیای خیلی سنگین را از زمین بلند کنیم. جاذبه ی زمین باعث می شود که ما بیشتر نیرو را صرف هل دادن شی کنیم تا بلند کردن آن.

هل دادن انتهای اهرم به ما این امکان را می دهد که با کم ترین نیرو اهرم شروع به کار کند.

رابطه بین فاصله تا تکیه گاه و نیروی لازم برای حرکت یک جسم را به دست آورید.

یعنی با تغییر فاصله از تکیه گاه و نیرو رابطه ی بین نیرو و فاصله را پیدا کنید. مهم است که بدانید با استفاده از چه روشی می توانید از اهرم کمک بگیرید.

در فیزیک این رابطه یک اصل است که دانشمندان با کمک آن وسایل زیادی برای آسان ساختن کارهای انسان ابداع کرده اند. مثلا در مورد درها، اگر دستگیره ی در را به سمت پایین فشار دهید در به راحتی باز می شود اما اگر نیرو را به سمت لولای در وارد کنید در باز نمی شود.

وسایل مورد نیاز

روش انجام آزمایش

تخته چوبی را روی تکیه گاه گذاشته و آن را روی نقطه تکیه گاهش متعادل کنید طوری که تخته چوبی بدون حرکت باشد و هیچ حرکت پایین و بالا نداشته باشد. با مداد نقطه تکیه گاه آن را علامت بزنید. به طوری که اگر آن را برداشتید نقطه تکیه گاه آن را به راحتی پیدا کنید.

شی را در انتهای تخته چوبی بگذارید و آن را تا پایان آزمایش آن جا نگه دارید. چه مقدار وزنه لازم است تا در انتهای دیگر تخته بگذارید تا دوباره متعادل شود؟

نتیجه را در جدول زیر یادداشت کنید.

حال شی را از انتهای تخته برداشته و آن را به فاصله یک چهارم از مرکز تکیه گاه بگذارید، سپس با گذاشتن وزنه در انتهای دیگر تخته چوبی سعی کنید که تخته متعادل شود، چه مقدار وزنه لازم بود؟ آن رادر جدول زیر بنویسید.

این کار را برای فاصله های یک دوم از تکیه گاه و سه چهارم آن نیز تکرار کنید و نتایج را در جدول یادداشت کنید.

حال کل مراحل فوق را برای شی با وزن های دیگر تکرار کنید. مثلا اگر بار اول شی 100 گرمی استفاده کرده اید، بارهای بعدی شی 200، 300 و 400 گرمی بردارید و مقدار وزنه موردنیاز برای متعادل کردن تخته چوبی برای فاصله های لبه ی انتهایی تخته، یک چهارم تکیکه گاه، یک دوم تکیه گاه و سه چهارم تکیه گاه انجام دهید. و نتایج را در جدول زیر یادداشت کنید.

چه رابطه ای بین وزنه و فاصله از تکیه گاه به دست آورده اید؟

حتما به این نتیجه رسیده اید که

برای یک فاصله معین از تکیه گاه به همان نسبتی که وزن شی بیشتر شده ( مثلا 200 گرمی نسبت به 100 گرمی 2 برابر شده) وزنه بیشتری نیز برای متعادل کردن تخته نیاز داریم.

هر چه به تکیه گاه نزدیک می شویم (فاصله سه چهارم تکیه گاه) چه تغییری در مقدار وزنه مورد نیاز برای وقتی از اهرم استفاده می شود متعادل کردن تخته حاصل می شود؟ آیا روند این تغییر برای شی ها با وزن های مختلف یکسان است؟

سه چهارم فاصله تا تکیه گاه

بخش پروژه های دانش آموزی تبیان - تهیه و تنظیم: فاطمه گودرزی

مزیت مکانیکی آن کمتر از ۱ است

عبارت اسب بخار horse powerتوسط جیمز وات(١۸١٩- ١۷٣۶) ابداع شد. بیشتر شهرت او به خاطر کارهایش برای بهبود ماشین بخار است.همچنین ما هر وقت از لامپ های ١۰۰ واتی حرف می زنیم به یاد او می افتیم.

داستان از آن جا شروع شد که وات در یک معدن زغال سنگ با اسب هایی که زغال سنگ بلند می کردند کار می کرد و راهی می خواست تا بتواند در باره ی توان هر یک از این اسب ها صحبت کند.او دریافت که به طور میانگین، یک اسب معدن می تواند ۲۲۰۰۰ پوند-فوت (حدود ٣۰ کیلوژول) کار را در یک دقیقه انجام دهد.سپس او این عدد را ۵۰ درصد افزایش داد و اسب بخار را ٣٣۰۰۰ پوند-فوت (حدود ٤۵ کیلوژول) انرژی در یک دقیقه قرار داد.این یک واحد دلخواه بود که پس از گذشت قرن ها،امروزه در خودرو ها،ماشین ها ی چمن زنی ، اره برقی ها و در بعضی جارو برقی ها به کار می رود.

مفهوم اسب بخار این است:

به نظر وات،یک اسب می تواند در هر دقیقه ٣٣۰۰۰ پوند-فوت کار انجام دهد.پس اسبی را در نظر بگیرید که مانند شکل بالا در حال بالا کشیدن زغال از معدن است.اسبی که یک اسب بخار توان دارد می تواند ٣٣۰ پوند(١۵۰ کیلوگرم) زغال را در مدت یک دقیقه ١۰۰ فوت(٣۰ متر) بالا بکشد.و یا ٣٣ پوند(١۵ کیلوگرم) را در یک دقیقه ١۰۰۰ فوت(٣۰۰ متر) و.

شما می توانید ترکیب های متفاوتی از وزن و جابه جایی در یک دقیقه را در نظر بگیرید و تا زمانی که حاصل ضرب آنها ٣٣۰۰۰ شود،یک اسب بخار خواهید داشت.

ممکن است فکر کنید نمی توان ٣٣۰۰۰ پوند(١۵ تن) زغال را در یک سطل ریخت و از اسب خواست آن را در مدت یک دقیقه،١ فوت (٣۰ سانتی متر) جا به جا کند چون اسب نمی تواند چنین بار سنگینی را تکان دهد.همچنین ممکن است فکر کنید نمی توان ١ پوند(٤۵۰ گرم) زغال را در یک سطل گذاشت و از اسب خواست در مدت یک دقیقه آن را ٣٣۰۰۰ فوت(١۰ کیلومتر) جا به جا کند،زیرا در این حالت سرعت اسب باید ٣۷۵ مایل در ساعت(۶۰٣ کیلومتر در ساعت) باشد که ممکن نیست.اگر مطلب قرقره و طناب چگونه کار می کند را خوانده باشید،می دانید که با یک مجموعه از قرقره ها می توان نسبت جا به جایی و وزن را عوض کرد.پس می توان آرایشی از قرقره ها را درست کرد به نحوی که با سرعت و بار مناسب اسب هماهنگ باشد و مهم نیست چه باری در سطل است.

اسب بخار می تواند به واحد های دیگر هم تبدیل شود:

●یک اسب بخار برابر با ۷٤۶ وات است.پس اگر یک اسب را به چرخی وصل کنیم تا آن را بچرخاند با آن چرخ می توان مولد برقی را به کار انداخت که ۷٤۶ وات توان تولید می کند.

●انرژی حاصل از یک اسب بخار در مدت یک وقتی از اهرم استفاده می شود ساعت برابر ۲۵٤۵BTU است که هر BTU انرژی مورد نیاز برای بالا بردن دمای یک پوند آب به اندازه ی یک درجه ی فارنهایت است.

●یک BTU برابر ١۰۵۵ ژول،یا ۲۵۲ گرم-کالری ویا ۲۵۲/۰ کالری غذایی است.یک اسب احتمالا ۶٤١ کالری غذایی را در یک ساعت می سوزاند.

اندازه گیری اسب بخار:

اگر بخواهید توان یک موتور را بدانید،باید موتور را به یک توان سنج (Dynamometer) وصل کنید. توان سنج باری را روی موتور قرار می دهد و توانی را که موتور در برابر بار تولید می کند را اندازه می گیرد.

ایده ی طرز کار توان سنج را می توان به این صورت درک کرد:تصور کنید موتوری را روشن کردید.و بدون آنکه باری روی آن باشد پدال گاز را فشار می دهید.در این جالت موتور آن قدر سریع می چرخد که از هم می پاشد. که این مناسب نیست بنابراین با یک توان سنج باری را بر موتور قرار می دهید و باری را که موتور در دور های مختلف می تواند تحمل کند را اندازه می گیرید.باید توان سنجی را به موتور وصل کنید،گاز دهید و با توان سنج بار روی موتور را تغییر دهید تا دور موتور مثلا روی ۷۰۰۰ دور بر دقیقه ثابت بماند.و در این دور،باری را که موتور می تواند تحمل کند را ثبت می کنید. سپس بار را زیاد تر کنید تا دور موتور مثلا به ۶۵۰۰ کاهش یابد و دوباره بار متناظر با این دور را ثبت کنید.و به همین ترتیب ادامه دهید.همچنین می توانید همین کارها را از ۵۰۰ و ١۰۰۰ دور به بالا انجام دهید.چیزی که توان سنج اندازه می گیرد در واقع گشتاور پیچشی است و برای تبدیل آن به اسب بخار باید گشتاور را در دور موتور ضرب کنید.

علوم تجربی

علوم تجربی ، پاسخ فعالیت ها ، انیمیشن ، عکس و مطالب متنوع و آزاد

ماشین های ساده ( اهرم ها )

یک ماشین ساده ابزاری است که انجام کارها را برای انسان آسان‌تر می‌کند.

هنگام کار کردن با ماشین‌های ساده، کمیت های انرژی و کار ثابت می‌مانند و ممکن است نیرو ، توان ، سرعت و مسافت تأثیر نیرو و یا جهت نیرو تغییر کنند.

انواع ماشین‌های ساده :

به طور کلی ۶ نوع ماشین ساده داریم که عبارت‌اند از:

یکی از ویژگی‌های ماشین‌ها، مزیت مکانیکی آنها است که رابطهٔ کلی آن چنین است:

• نیروی مقاوم (نیرویی که ماشین بر جسم وارد می‌کند) تقسیم بر نیروی محرک (نیرویی که ما بر ماشین وارد می‌کنیم).

بازده یا راندمان ماشین‌های ساده از رابطهٔ زیر به‌دست می‌آید:

• انرژی یا کار مفید گرفته شده از ماشین تقسیم بر کل انرژی داده شده به آن. (برای اینکه بازده بر حسب درصد بیان شود، حاصل تقسیم را در ۱۰۰ ضرب می‌کنند)

اهرم یکی از ۶ نوع ماشین ساده است.

مثال ساده‌ای برای اهرم‌ها الاکلنگ است. اهرم‌های دیگر عبارت‌اند از: جارو، انواع قیچی ، فندق شکن، انبر دست ، فرقون و . .

اهرم از سه بخش بازوی محرک، بازوی مقاوم و تکیه گاه تشکیل شده است.نیروی محرک بر بازوی محرک وارد می‌شود و نیروی مقاوم که معمولاً وزنه است، بر بازوی مقاوم وارد می‌شود. اهرم‌ها بسته به محل تکیه‌گاه به سه دسته تقسیم‌بندی می‌شوند.

در اهرم نوع اول تکیه گاه در وسط قرار گرفته و نیروی محرک و مقاوم هر یک به دو سر اهرم وارد می شوند مانند تصویر :

در اهرم نوع دوم نیروی مقاوم در وسط اهرم قرار گرفته و تکیه گاه و نیروی محرک هر کدام در یک سراهرم قرار گرفته اند . این اهرم علاوه بر انتقال نیرو موجب افزایش نیرو نیز می شود.

در اهرم نوع سوم نیروی محرک در وسط قرار گرفته و نیروی مقاوم و تکیه گاه در دو سر اهرم قرار دارند . این اهرم موجب افزایش سرعت انجام کار و مسافت اثر وقتی از اهرم استفاده می شود نیرو می شود . به تصویر توجه کنید :

مزیت مکانیکی یک اهرم به ما نشان می‌دهد که استفاده از یک اهرم (به طور کلی هرماشین ساده ) چه قدر مفید است و ماشین،نیروی وارده را چند برابر کرده است.

رابطه کلی برای تمام ماشین‌ها یا مزیت مکانیکی واقعی ('A) : نیروی مقاوم R (نیرویی که ماشین بر جسم وارد می‌کند) تقسیم بر نیروی محرک E (نیرویی که ما بر ماشین وارد می‌کنیم).

رابطه ویژه اهرم‌ها در صورت وجود نداشتن اصطکاک ( مزیت مکانیکی کامل (A) ) : در صورت وجود نداشتن اصطکاک مزیت مکانیکی کامل داریم که از تقسیم طول بازوی محرک (L E )، بر طول بازوی مقاوم (L R ) به دست می‌آید:

L E : طول بازوی محرک

L R : طول بازوی مقاوم

پیچ در واقع سطح شیبداری است که یک محور یا یک استوانه را دور می‌زند. در مورد پیچها می‌دانید که آنها قطعات چوبی یا فلزی را به یکدیگر متصل می‌کنند. اما این تنها مورد استفاده پیچ نیست. می‌توانید شیشه‌هایی را که در منزل دارید امتحان کنید و بعضی از آنها درپوشی دارند که روی آنها پیچیده می‌شود. مثالهای دیگر از کاربرد پیچ عبارت‌اند از چرخ گوشت ، پنکه ، ملخ هواپیما و انواع گیره‌های مورد استفاده در کارگاه‌های نجاری و غیره.

یک سطح شیب دار متحرک است و معمولا از دو سطح شیب دار ساخته شده است. نوک تبر, قیچی, چاقو و هر وسیله تیز و برنده گوه است. یکی از کاربردهای گوه شکاف دادن تنه درختان است.

وقتی با پتک به گوه نیرو وارد می شود, گوه به جلو رانده می شود در نتیجه از طریق سطوح جانبی گوه, نیروی بزرگتری به هر طرف شکاف وارد می شود.

نکته1: طول گوه جابه جایی نیروی محرک و ضخامت گوه, جابه جایی نیروی مقاوم است.

نکته2: طول گوه را با L ضخامت گوه را با t نشان می دهند.

نکته: هر چه طول گوه نسبت به ضخامت گوه بیش تر باشد, یعنی گوه نازک تر باشد, مزیت مکانیکی کامل آن بیش تر است.

به کمک شبیه سازی زیر انواع ماشین های ساده را شناسایی کنید .

1.تکیه گاه در کدام یک از وسایل زیر در وسط قرار دارد؟

الف)الّا کلنگ ب)جرثقیل ج)فرغون د)دربازکن نوشابه

2. . دو قسمت غیر هم سطح را به هم وصل می کند.

الف)جرثقیل ب)تکیه گاه ج)اهرم د)سطح شیب دار

3.نیرو،جسم و تکیه گاه به چند حالت ممکن است وجود داشته باشد؟

الف)سه حالت ب)یک حالت ج)دو حالت د)چهار حالت

4.در کدام یک از وسایل زیر از انرژی الکتریکی استفاده نمی شود؟

الف)پنکه ب)چرخ گوشت ج)دوچرخه د)ماشین لباسشویی

5.کدام نواحی بدن مانند یک اهرم عمل می کند؟

الف)هرجا که ماهیچه باشد. ب)هرجاکه مفصل باشد.

ج)هر جا که عضله به استخوان وصل باشد. د)هرجاکه حرکت وجود داشته باشد.

6.پنکه و قیچی به ترتیب چه نوع ماشین هایی هستند؟

الف)مرکب-مرکب ب)ساده-مرکب ج)ساده-ساده د)مرکب-ساده

7.در ماشین بخار انرژی . به انرژی . تبدیل می شود.

8.می خواهیم جعبه ی سنگینی را از زمین به ارتفاع 2 متری منتقل کنیم.

از کدام تخته استفاده کنیم تا آسان شود؟

الف)2متری ب)270 سانتی متری ج)3متری د)320سانتی متری

9.شیوه ی کار پیچ گوشتی به کدام ماشین ساده ی زیر شبیه تر است؟

الف)دیلم وقتی از اهرم استفاده می شود ب)قرقره ی متحرک ج)فرمان اتومبیل د)پاروی قایق

10.چنگال و دندان شیر به کدام ماشین ساده ی زیر شباهت کم تری دارد؟

الف)چاقو ب)قرقره ی متحرک ج)موچین د)تبر

حواس وسيله ي کشف نيست بلکه فقط وسيله ي ارتباط عملي پيدا کردن با عالم خارج است و همين طور عقل .آن همان مايه ي دانشي است که در جانوران ، غريزه و در انسان ، عقل را به وجود مي آورد . از آن مايه ي دانش در انسان قوه ي اشراقي به وديعه گذاشته شده که در عموم به حال ضعف و ابهام و محو است ، ولي ممکن است که قوت و کمال يابد تا آنجا که شخص متوجه شود که آن اصل اصيل در او نفوذ کرده مانند آتشي که در آهن نفوذ و آنرا سرخ مي کند . به عبارت ديگر اتصال خود را با مبدا در مي يابد و آنش عشق در او افروخته مي شود ، هم تزلزل خاطري که از عقل در انسان رخ کرده مبدل به اطمينان مي گردد ، هم علاقه اش از جزئيات سلب مي شود