Сьогодні, 11 січня, виповнилося 469 років від дня народження Гвідобальдо дель монте
праці- Книга про механіку (Mechanicorum liber). Pisauri, одна тисяча п'ятсот сімдесят сім
- Planisphaeriorum universalium theorica. Pisauri, 1579; Coloniae, тисяча п'ятсот вісімдесят одна (перевидання)
- De ecclesiastici calendarii restitutione. Pisauri, 1580
- In duos Archimedis aequeponderantium libros paraphrasis scholiis illustrata. Pisauri, тисячі п'ятсот вісімдесят вісім
- Перспективи (Perspectivae). Pisauri, 1600
- Про равлику (De cochlea). Venetiis, 1615
У тексті виділені деякі предмети дослідження дель Монте, на яких я хочу зупинитися. Нехай вони вам добре знайомі, але все одно)) 1. Найпростіший механізм
Найпростіші механізми - пристрої, що служать для перетворення сили. Являють собою елементи більш складних механізмів. Деякі з найпростіших механізмів з'явилися в глибокій старовині.
Прийнято виділяти шість простих механізмів, з яких чотири є різновидом двох основних:
Види найпростіших механізмів
- Похила площина - простий механізм у вигляді площини, встановленої під гострим кутом до горизонтальної поверхні.
- Клин - дозволяє збільшити тиск за рахунок концентрації сили на малій площі. Використовується в спис, лопаті, пулі і ін.
- Гвинт - використовується в шурупах, для підйому води (Архимедов гвинт), як свердла в дрилі, відбійних молотках і ін.
- Важіль - описаний Архімедом. Використовується для підйому важких предметів, як вимикачів і спускових гачків (шатун-кривошип - використовується в ткацькому верстаті, парову машину, двигунах внутрішнього згоряння).
- Воріт - використовується для підйому води в колодязях, для пасової передачі та ін.
- Блок - колесо з жолобом, за яким пропускають мотузку, трос або ланцюг; застосовується для зміни величини або напряму сили.
- Колесо - використовується на транспорті і в зубчастих передачах. Найбільш ранні знахідки коліс зустрічаються на території сучасної Румунії (неолітична культура Кукутені - Трипілля) і датуються останньою чвертю V тисячоліття до н. е.
- Поршень - дозволяє використовувати енергію розширюються нагрітих газів або пари. Застосовується в вогнепальній зброї і парову машину.
Таблиця найпростіших механізмів, з Ціклопедіі, 1728 рік. Найпростіші механізми є "букварем" для розуміння більш складних механізмів.
2. Похила площина
Похила площина - це плоска поверхня, встановлена під кутом до горизонталі. Похила площина є одним з простих механізмів. Вона дозволяє піднімати вантаж вгору, прикладаючи до нього зусилля, помітно менше ваги цього вантажу.
Прикладами похилих площин служать пандуси і трапи. Принцип похилій площині можна бачити також в таких колючих і ріжучих інструментах, як стамеска, сокира, плуг, клин, гвинт.
Історія
Пандуси і трапи широко застосовувалися при будівництві ранніх кам'яних споруд, доріг і акведуків, при штурмі військових укріплень.
Експерименти з похилими площинами, які на зорі Нового часу робили Леонардо да Вінчі, Симон Стевін, Галілео Галілей та інші фізики, привели до пізнання законів природи, пов'язаних з силою тяжіння, масою, інерцією.
Рівновага на похилій площині є хорошим прикладом для розуміння того, як працює правило паралелограма сил.
тут:
N - сила реакції опори
m - Маса об'єкта
g - прискорення вільного падіння
# 952; (Тета) - Кут нахилу площини
f - Сила тертя
3. Ваги
Ваги - пристрій або прилад для визначення маси тіл (зважування) за чинним на них вазі, приблизно вважаючи його рівним силі тяжіння. Вага тіла може бути визначений як через порівняння з вагою встановленої маси (як в важільних вагах), так і через вимір цієї сили через інші фізичні величини.
Історія
Перші знайдені археологами зразки ваг відносяться до V тисячоліття до н. е. застосовувалися вони в Месопотамії.
Ваги добре видно на папірусі ХIX династії (близько 1250 року до н. Е.). Згідно давньоєгипетської «Книзі мертвих», Анубіс, на вході в підземне царство зважує серце кожного померлого на особливих вагах, де в якості гирі виступає богиня правосуддя Маат.
Кам'яна стела I тисячоліття до н. е. (Туреччина) зображує хети, що використовує замість поперечної планки балансових ваг власний палець.
Історики приписують римлянам винахід принципово нової системи вимірювання ваги - при якій пересувається гиря, а точка опори і положення приросту залишаються незмінними. У Помпеях знайдений один з найбільш ранніх Безмінів. У римського пристосування, на відміну від сучасного, було дві шкали і дві ручки у вигляді гаків.
У Древній Русі товари зважували на рівноплечого вагах - скалвов. З XIV століття на Русі з'являється слово «безмін» (від тюрк. Batman - міра ваги близько 10 кг).
Класифікація за принципом дії
По тому, на яких фізичних законах засновано зважування, ваги можна розділити на важільні (засновані на принципі важеля), пружинні (засновані на законі Гука, наприклад, Кантер), тензометричні (засновані на перетворенні деформації тензодатчика), гідростатичні (засновані на дії сили Архімеда, застосовуються для вимірювання щільності тел), гідравлічні.
Старовинні ваги для зважування тютюну (1850-ті роки)
4. Воріт
Воріт (від - повернути, крутити, обертати) - найпростіший механізм, призначений для створення тягового зусилля на канаті (тросі, мотузці). Синонім найпростішої лебідки. У більш широкому сенсі коміром називають важіль (для створення крутного моменту), що здійснює при роботі повний оборот (комірець в слюсарній інструменті, коміри приводу млинових жорен від коней).
- воріт колодязя з ручкою;
- викрутка (різниця діаметрів жала і ручки);
- велосипед (педалі, обертають зірочку);
- рульове колесо автомобіля, штурвал судна і т.п. засоби управління.
походження слова
Слово "воріт" походять від латинського "vortex" - відверто, від кореня "vertere" вертіти.
- Воріт простий - це найдавніший механізм, що складається з верстата, в середині якого знаходиться вал, який крутять за допомогою важелів (вимбовкі) і таким чином навивають на нього мотузку. За допомогою цього ворота пересувають або піднімають різні тяжкості.
- Воріт кривошипний - це воріт, на одному кінці якого знаходиться кривошипна рукоятка.
- Воріт складний - це механізм, що складається з верстата з двома желобоватий чавунними валами, що обертаються в один і той же час, від обертання шестерні, що приводиться в рух важелями або вимбовкамі.
- Воріт тимчасовий - це механізм, що застосовується для витягування простих судів на берег і інших важких предметів, складається з круглого обрубка дерева, який ставиться вертикально і утримується в такому положенні за допомогою мотузки або відтяжок, що зміцнюються до стійок, в деякій відстані від встановленого обрубка, в землю вбитому; до самого ж обрубка або валу, прив'язується важіль, службовець для обертання.
- Диференціальний воріт - найпростіший механізм. Являє собою два колеса, з'єднані разом і обертаються навколо однієї осі. Колеса при цьому обов'язково різного діаметру (що і складає "different" - відмінність), при обертанні більшого колеса (ворота) на окружності меншого колеса зусилля зростає (а швидкість зменшується) пропорційно відношенню діаметрів коліс. Наприклад, це блок з двох або кількох зубчастих коліс різного діаметра, розташованих на одному валу і скріплених між собою в коробці передач автомобіля.
5. Важіль
Важіль - найпростіше механічний пристрій, що представляє собою тверде тіло (поперечину), що обертається навколо точки опори. Сторони поперечини з боків від точки опори називаються плечима важеля.
Важіль використовується для отримання більшого зусилля на короткому плечі за допомогою меншого зусилля на довгому плечі (або для отримання більшого переміщення на довгому плечі за допомогою меншого переміщення на короткому плечі). Зробивши плече важеля досить довгим, теоретично, можна розвинути будь-яке зусилля.
Окремими випадками важеля є також два інших найпростіших механізму: Диференціальний воріт і Блок.
Важелі використовуються, щоб отримати велике зусилля на короткому кінці, прикладаючи маленьке на довгому
Історія
Людина стала використовувати важіль ще в доісторичні часи, інтуїтивно розуміючи його принцип. Такі інструменти, як мотика або весло, застосовувалися, щоб зменшити силу, яку необхідно було прикладати людині. У п'ятому тисячолітті до нашої ери в Месопотамії застосовувалися ваги, що використали принцип важеля для досягнення рівноваги. Пізніше, в Греції, був винайдений безмін, що дозволив змінювати плече прикладання сили, що зробило використання ваг зручнішим. Близько 1500 року до н. е. в Єгипті та Індії з'являється шадуф (колодязь з "журавлем"), прабатько сучасних кранів, пристрій для піднімання ємностей з рідиною.
Невідомо, чи намагалися мислителі тих часів пояснити принцип роботи важеля. Перше письмове пояснення дав в III столітті до н. е. Архімед, зв'язавши поняття сили, вантажу і плеча. Закон рівноваги, сформульований ним, використовується до сих пір і звучить як: «Зусилля, помножене на плече прикладання сили, так само навантаженні, помноженої на плече прикладання навантаження, де плече прикладання сили - це відстань від точки прикладання сили до опори, а плече прикладання навантаження - це відстань від точки прикладання навантаження до опори ». За легендою, усвідомивши значення свого відкриття, Архімед вигукнув: «Дайте мені точку опори, і я переверну Землю!». Правда це зробити за свого життя він би не зміг. Адже для того щоб підняти землю хоча б на один сантиметр, неймовірно довгий важіль довелося б рухати десятки мільйонів років (хоча б зі швидкістю 1 сантиметр в хвилину).
Гравюра з «Журналу механіки», виданого в Лондоні в 1842 році, що зображає Архімеда, переворачивающего Землю за допомогою важеля.
У 1773 році Джеймс Уатт запропонував ідею складеного важеля, що складається з двох або декількох пов'язаних між собою важелів, який можна було використовувати для ще більшого збільшення зусилля. Приклад складеного важеля, використовуваного в повсякденному житті, можна знайти в щипцями для нігтів.
У сучасному світі принцип дії важеля використовується повсюдно. Практично будь-який механізм, що перетворює механічне рух, в тому чи іншому вигляді використовує важелі. Підйомні крани, двигуни, плоскогубці, ножиці, а також тисячі інших механізмів і інструментів використовують важелі в своїй конструкції.
6. Поліспаст
Поліспаст (грец. Π # 959; # 955; # 973; # 963; π # 945; # 963; # 964; # 959; # 957; від π # 959; # 955; # 973; # 963; π # 945; # 963; # 964; # 959; # 962; - натягуваний багатьма мотузками або канатами) таль, вантажопідйомне пристрій, що складається із зібраних в рухливу і нерухому обойми блоків, послідовно огинають канатом або ланцюгом, і призначене для виграшу в силі (силовий поліспаст) або в швидкості (швидкісний поліспаст).
Крюкова підвіска з поліспастом