تبلیغات
مهندسی علوم تجربی - انواع ماشین های ساده
 
مهندسی علوم تجربی
آموزش علم زیباترین هدیه الهی است

انواع ماشین های ساده

1- ماشین های ساده:

گروهی از ماشین ها كه پایه و اساس ساخت ماشین های دیگر را تشكیل می دهند، ماشین ساده نامیده می شوند. ماشین های ساده در شش نوع اهرم، قرقره، چرخ محور، سطح شیب دار، گوه و پیچ دسته بندی می شوند.

 

2- ماشین های مركب یا پیچیده

گاهی دو یا چند ماشین ساده با هم تركیب می شوند و ماشین جدیدی را به وجود می آورند به چنین ماشین هایی، ماشین های مركب یا پیچیده می گویند.

 

ماشین های مركب تغییر شكل یافته ی ماشین ساده یا تركیبی از چند ماشین ساده با یك دیگر هستند.

انواع ماشین های ساده:

1. اهرم : اهرم میله ای است كه می تواند حول یك تكیه گاه دوران كند.

در هر اهرم یك تكیه گاه، یك بازوی محرك و یك بازوی مقاوم وجود دارد.

 

 بازوی محرك (LE): در یك اهرم فاصله ی نقطه اثر نیروی محرك تا تكیه گاه را بازوی محرك می گویند.

بازوی مقاوم(LR): در یك اهرم فاصله ی نقطه اثر نیروی مقاوم تا تكیه گاه را بازوی مقاوم می گویند.

تكیه گاه(F): نقطه ای است كه اهرم حول آن دوران می كند.

 

اهرم بر اساس قرار گرفتن محل تكیه گاه، نیروی محرك و نیروی مقاوم به چند نوع تقسیم می شوند:

الف) اهرم نوع اول :اهرم نوع اول به سه حالت دیده می شود:

a) حالت اول :

اوانع ماشین

زمانی كه تكیه گاه درست وسط نیروی محرك و نیروی مقاوم قرار گرفته باشد، در این صورت بازوی محرك و بازوی مقاوم با هم برابرند.

در این حالت اهرم فقط از راه تغییر جهت نیرو به ما كمك می كند.

نكته: مزیت مكانیكی این اهرم همیشه یك است.

b) حالت دوم :

 اوانع ماشین

زمانی كه تكیه گاه بین نیروی محرك و نیروی مقاوم ولی نزدیك به نیروی مقاوم باشد، در این حالت اهرم از راه های زیر به ما كمك می كند.

1)تغییر جهت نیرو: زیرا تكیه گاه بین نیروی محرك و مقاوم قرار دارد.

2) افزایش نیرو: زیرا بازوی محرك بزرگتر از بازوی مقاوم است. (LR<LE)

نكته: مزیت مكانیكی این اهرم همواره از یك بیش تر است.

c) حالت سوم :

 اوانع ماشین

زمانی كه تكیه گاه بین نیروی محرك و نیروی مقاوم بوده ولی نزدیك به نیروی محرك باشد، در این حالت اهرم از راه های زیر به ما كمك می كند.

1)تغییر جهت نیرو: زیرا تكیه گاه بین نیروی محرك و مقاوم قرار است.

2) افزایش مسافت اثر نیرو: زیرا بازوی مقاوم بزرگتر از بازوی محرك است. (LR >LE)

نكته: مزیت مكانیكی این اهرم همواره از یك كم تر است.

 

ب) اهرم نوع دوم

در این نوع اهرم نیروی مقاوم بین تكیه گاه و نیروی محرك قرار دارد.(مانند فندق شكن – فرغون) این نوع اهرم فقط از راه افزایش نیرو به ما كمك می كند. زیرا در این اهرم همواره بازوی محرك بزرگتر از بازوی مقاوم است.

نكته: مزیت مكانیكی این اهرم همیشه از یك بیشتر است.

نكته: در این نوع اهرم هر چه نیروی مقاوم به تكیه گاه نزدیك تر باشد، مزیت مكانیكی بیش تر می شود.

ج) اهرم نوع سوم 

در این نوع اهرم نیروی محرك بین تكیه گاه و نیروی مقاوم قرار دارد. مانند (جاروی فراشی) این نوع اهرم فقط از راه افزایش مسافت اثر نیرو به ما كمك می كند. زیرا بازوی مقاوم بزرگتر از بازوی محرك است.

نكته: مزیت مكانیكی این اهرم همیشه كمتر است.

قانون اهرم ها

چنانچه اهرم در حال تعادل باشد، فرمول زیر صادق است:

بازوی مقاوم × نیروی مقازم = بازوی محرك × نیروی محرك

E . LE = R . LR

  قرقره:

چرخی شیاردار است که حول یک محور می چرخد.

 

 

قرقره ثابت: 

مزیت مکانیکی این قرقره همواره برابر یک است و از راه تغییر جهت نیرو به ما کمک می کند.

توجه: این قرقره نظیر اهرم نوع اول حالت اول است.

قرقره متحرک:

این قرقره آزادانه بر روی ریسمان (طناب) جا به جا می شود.

این قرقره از راه افزایش نیرو به ما کمک می کند.

مزیت مکانیکی کامل این قرقره برابر 2 است. زیرا بازوی محرک (قطر چرخ) همواره دو برابر بازوی مقاوم (شعاع چرخ) است.

ماشین‌های ساده: قرقره‌ها

     قرقره ثابت

     قرقره ثابت همانند اهرم نوع اول، حالت اول (حالت اول، كه در آن، تكیه‌گاه درست وسط بازوی محرك و مقاوم است) عمل می‌كند. تكیه گاه در قرقره ثابت در مركز قرقره قرار دارد. بنابراین در یك طرف قرقره نیروی محرك (نیروی محرك به وسیله طنابی كه در دست كارگر است، به بدنه قرقره اثر می كند. یعنی نقطه اثر نیروی محرك بر روی محیط قرقره عمل می‌كند نه در دست كارگر.) و در طرف دیگر قرقره، نیروی مقاوم وجود دارد. (نیروی مقاوم وزنه‌ای است كه به سر دیگر طناب وصل است و نقطه اثر آن بروی محیط قرقره است.) در نتیجه بازوی محرك قرقره ثابت با بازوی مقاوم آن با هم برابرند. پس قرقره ثابت علاوه بر انتقال نیرو، فقط با تغییر جهت نیرو به ما كمك می‌كند.

 

                                                      قرقره ثابت LE = LR

 

 

     قرقره متحرك

     اما در قرقره متحرك، نیروی مقاوم در مركز قرقره اثر می‌كند، و تكیه‌گاه در شیار قرقره (روی محیط قرقره) اثر می‌كند. نیروی محرك از طریق طنابی كه در دست كارگر است، در شیاقرقره متحركر دیگر قرقره اثر می‌كند. بنابراین قرقره متحرك درست مانند اهرم نوع دوم است كه در آن نیروی مقاوم بین نیروی محرك و تكیه‌گاه قرار دارد. در این حالت چون بازوی محرك دو برابر بازوی مقاوم است، بنابراین علاوه بر انتقال نیرو با افزایش نیرو به ما كمك می‌كند.

  

  قرقره متحرك LE > LR

 

مزیت مكانیكی

     ماشین‌ها می‌توانند مقدار نیرویی را كه بر آن‌ها وارد می‌شود، افزایش و یا كاهش دهند، مزیت مكانیكی یك ماشین نسبت بین نیرویی كه ماشین بر جسم وارد می‌كند (نیروی مقاوم) و نیرویی كه بر ماشین وارد می‌شود (نیروی محرك) را نشان می‌دهد. یعنی:

 

                 نیرویی كه ماشین بر جسم وارد می‌كند (نیروی مقاوم)

                 ------------------------------------------------------------------- = مزیت مكانیكی

              قرقره مركب   نیرویی كه ما بر ماشین وارد می‌كنیم (نیروی محرك)

 

     مزیت مكانیكی نشان می‌دهد كه ماشین، نیروی وارده (نیروی ما) را چند برابر كرده است. مثلا" مزیت‌مكانیكی قرقره متحرك 2 است. یعنی قرقره متحرك نیروی وارده را دو برابر كرده است. اما مزیت مكانیكی قرقره ثابت 1 است. یعنی قرقره ثابت نیروی مارا یك برابر كرده است.(در قرقره ثابت،افزایش نیرو در كار نبوده بلكه فقط نیروی مارا انتقال و تغییر جهت داده است.)

     مزیت مكانیكی از طریق دیگری هم محاسبه می‌شود. اگر طول بازوی محرك در یك ماشین ساده را، بر طول بازوی مقاوم همان ماشین ساده تقسیم كنیم، مزیت مكانیكی بدست می‌آید:

 

 

                                         طول بازوی محرك ماشین مورد نظر

                                        ---------------------------------------------- = مزیت مكانیكی ماشین مورد نظر 

                                        طول بازوی مقاوم ماشین مورد نظر

بازده یا راندمان

     در هر وسیله، می‌توان نسبت كار مفید (كاری كه از ماشین به دست می‌آید) به كل انرژی ( یا كل كار: تمام كاری است كه به ماشین داده شده) داده شده به وسیله را، به عنوان یك عامل مهم در كیفیت آن وسیله در نظر گرفت. این نسبت را راندمان یا بازده می‌گویند.

 

                   كارمفید (كار گرفته شده از ماشین)

              -------------------------------------------------- = بازده یا راندمان

              كل كار (كل انرژی داده شده به ماشین)

     مثلا" اگر كاری كه به یك ماشین داده‌ایم برابر 100 ژول باشد. و كارمفیدی كه از این ماشین گرفته‌ایم برابر 65 ژول باشد. در این صورت بازده یا راندمان ماشین ما برابر خواهد بود با:

 

                           65

             65/0 =----------

                         100

     یعنی بازده ماشین 65 درصد است.(عدد به دست آمده را در عدد 100 ضرب می‌كنیم) و 35 درصد از كل كار به صورت كار غیرمفید (  به صورت نیرویی كه صرف غلبه بر مقاومت‌های گوناگون از جمله اصطكاك می‌شود.) در آمده و به هدر رفته است.          





نوع مطلب : آموزش علوم نهم، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
دوشنبه 25 اردیبهشت 1396 05:47 قبل از ظهر
I think this is one of the most important information for me.
And i'm glad reading your article. But want to remark on few general things, The website style is perfect, the articles is really excellent :
D. Good job, cheers
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر





آمار وبلاگ
  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :
امکانات جانبی



قالب وبلاگ | قالب
گالری عکس

 
 
بالای صفحه