Wissenschaft

6 Arten von einfachen Maschinen

Die Arbeit wird ausgeführt, indem eine Kraft über eine Distanz ausgeübt wird. Diese sechs einfachen Maschinen erzeugen eine größere Ausgangskraft als die Eingangskraft; Das Verhältnis dieser Kräfte ist der mechanische Vorteil der Maschine. Alle sechs hier aufgeführten einfachen Maschinen werden seit Tausenden von Jahren verwendet, und die Physik hinter einigen von ihnen 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, wie 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. Durch Aufbringen einer Kraft auf ein Ende des starren Objekts wird es um den Drehpunkt geschwenkt, wodurch die Kraft an einem anderen Punkt entlang des starren Objekts vergrößert wird. Es gibt drei Klassen von Hebeln, je nachdem, wo die Eingangskraft, die Ausgangskraft und der Drehpunkt in Beziehung zueinander stehen. Der früheste Hebel wurde um 5000 v. Chr. Als Waage verwendet; Archimedes wird der Spruch 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 eine kreisförmige Vorrichtung, die in ihrer Mitte an einer starren Stange befestigt ist. Eine auf das Rad ausgeübte Kraft bewirkt, dass sich die Achse dreht, was zur Vergrößerung der Kraft verwendet werden kann (indem beispielsweise ein Seil um die Achse gewickelt wird). Alternativ führt eine Kraft, die ausgeübt wird, um eine Drehung auf die Achse bereitzustellen, zu einer Drehung des Rades. 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 vierrädrigen Wagens, der um 3500 v. Chr. In Mesopotamien hergestellt wurde. 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 die gleiche Menge an Arbeit ausgeführt wird, indem die Kraft über eine größere Distanz aufgebracht wird. Die grundlegendste schiefe Ebene ist eine Rampe; Es erfordert weniger Kraft, um eine Rampe auf eine höhere Höhe zu bringen, als um vertikal auf diese Höhe zu klettern. Niemand hat die schiefe Ebene erfunden, da sie in der Natur natürlich vorkommt, aber die Menschen verwendeten Rampen, um bereits zwischen 10.000 und 8.500 v. Chr. Große Gebäude ( monumentale Architektur. zu bauen . Archimedes ‚“On Plane Equilibrium“ beschreibt die Schwerpunkte für verschiedene geometrische Ebenenfiguren.

 

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 alles Keile. Der übliche „Türkeil“ nutzt die Kraft auf die Oberflächen, um Reibung zu erzeugen, anstatt Dinge zu trennen, aber es ist im Grunde immer noch ein Keil. Der Keil ist die älteste einfache Maschine, die von unseren Vorfahren Homo erectus vor mindestens 1,2 Millionen Jahren zur Herstellung von Steinwerkzeugen hergestellt wurde .

 

Schraube

Eine Schraube ist eine Welle, die entlang ihrer Oberfläche eine geneigte 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 verwendet, um Gegenstände aneinander zu befestigen (wie es die Hardware-Schraube und der Bolzen tun). 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 von einem Fluss aus bewässern). Diese Maschine wurde später als Archimedes-Schraube bekannt.

 

Rolle

Eine Riemenscheibe ist ein Rad mit einer Nut entlang seiner Kante, in die ein Seil oder Kabel eingelegt werden kann. Es verwendet das Prinzip der Krafteinwirkung über eine größere Distanz sowie die Spannung im Seil oder Kabel, um die Größe der erforderlichen Kraft zu verringern. Komplexe Riemenscheibensysteme können verwendet werden, um die Kraft, die anfänglich zum Bewegen eines Objekts ausgeübt werden muss, erheblich zu reduzieren. Einfache Riemenscheiben wurden von den Babyloniern im 7. Jahrhundert v. Chr. Verwendet; Der erste komplexe (mit mehreren Rädern) wurde von den Griechen um 400 v. Chr. erfunden. Archimedes perfektionierte die vorhandene Technologie und stellte den ersten vollständig realisierten Block und das erste Gerät her.

 

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 sich auf politische Manipulation zu beziehen. 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“ zugeschrieben. 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. Drucken.
  • Ceccarelli, Marco. “ Beiträge von Archimedes zur Mechanik und Konstruktion von Mechanismen .“ Mechanism and Machine Theory 72 (2014): 86–93. Drucken.
  • Chondros, Thomas G. “ Archimedes Life Works and Machines „. Mechanismus und Maschinentheorie 45.11 (2010): 1766–75. Drucken.
  • PIsano, Raffaele und Danilo Capecchi. „Über archimedische Wurzeln in Torricellis Mechanik.“ Das Genie von Archimedes: 23 Jahrhunderte Einfluss auf Mathematik, Naturwissenschaften und Ingenieurwissenschaften. 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 bis 28. Drucken.
  • Waters, Shaun und George A. Aggidis. “ Über 2000 Jahre im Rückblick: Wiederbelebung der Archimedes-Schraube von der Pumpe zur Turbine.. Renewable and Sustainable Energy Reviews 51 (2015): 497–505. Drucken.

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