MGA SIMPLENG MAKINA: KASAYSAYAN, KATANGIAN, URI, HALIMBAWA - TEKNOLOHIYA - 2025

Ang mga simpleng makina ay mga mekanikal na aparato na nagbabago sa laki o direksyon ng isang puwersa. Sa pangkalahatan maaari silang matukoy bilang ang pinaka-hubad-buto patakaran ng pamahalaan na gumagamit ng isang mekanikal na kalamangan, na tinatawag ding leverage, upang madagdagan ang isang puwersa.

Sa buong kasaysayan, ang mga tao ay nakabuo ng iba't ibang mga aparato upang mapadali ang trabaho. Ang pinakamahalaga ay kilala bilang anim na uri ng mga simpleng makina: ang pingga, gulong at baras, ang kalo, ang hilig na eroplano, ang kalang at ang tornilyo.

Pinagmulan: John Mills

Kapag naririnig mo ang salitang machine, iniisip mo ang isang bagay tulad ng isang excavator o isang steam engine. Gayunpaman, sa agham ang isang makina ay anumang bagay na gumagawa ng lakas na mas malaki.

Ang isang makina ay maaaring dagdagan ang dami ng lakas na ginawa, sa gastos ng isang proporsyonal na pagbawas sa distansya ang paglalakbay ng pag-load. Ang mekanikal na kalamangan ay tinatawag na ugnayan sa pagitan ng puwersa na ginawa at inilapat ang puwersa.

Ang isang simpleng makina ay gumagamit ng isang solong inilapat na puwersa na gumagana laban sa isang solong puwersa sa paglo-load. Ang pagwalang-bahala sa mga pagkalugi sa friction, ang gawaing nagawa sa pag-load ay katumbas ng gawaing naipatupad ng puwersa.

Mga bloke ng elemento

Ang mga simpleng makina ay nasa lahat ng dako, ginagamit araw-araw upang maisagawa ang mga simpleng gawain. Ginamit din ang mga ito mula pa sa pinakaunang mga araw ng pagkakaroon ng tao.

Ang mga simpleng makina ay maaaring isaalang-alang bilang pangunahing mga bloke kung saan ang lahat ng mga mas kumplikadong machine ay binubuo, na tinatawag na compound machine.

Sa mekanismo ng isang bisikleta, halimbawa, ginagamit ang mga pulley, lever at gulong. Ang mekanikal na bentahe ng isang compound machine ay walang iba kundi ang resulta ng mga makina na kalamangan ng mga simpleng makina na bumubuo nito.

Gayunpaman, kahit na patuloy silang itinuturing na napakahalaga sa mga mekanika at inilapat na agham, ang modernong mga mekanika ay lumampas sa pangitain ng mga simpleng makina bilang pangunahing mga bloke kung saan binubuo ang lahat ng mga makina.

Kasaysayan

Paunang ideya

Sa paligid ng ika-3 siglo BC. Nagmula ang ideya ng isang simpleng makina, kasama ang pilosopong Greek na si Archimedes, na pinag-aralan ang sumusunod na mga simpleng makina: lever, pulley at tornilyo.

Natuklasan niya sa pingga ang prinsipyo ng mekanikal na kalamangan. Ang kanyang tanyag na puna tungkol sa pingga: "Bigyan mo ako ng isang lugar na sandalan at lilipat ko ang Lupa" ay nagpapahayag ng kanyang pag-unawa na walang limitasyon sa dami ng pagtaas ng lakas na maaaring makamit sa paggamit ng mekanikal na kalamangan.

Nang maglaon ay tinukoy ng mga pilosopo na Greek ang limang klasikal na simpleng makina at nagawang makalkula ang mekanikal na kalamangan na mayroon sila.

Halimbawa, sa kanyang trabaho na Mechanics, si Heron ng Alexandria (10-75 AD) ay naglista ng limang aparato na maaaring magtakda ng isang pag-load sa paggalaw: pulley, wheel at shaft, pingga, tornilyo, at kalso, na nagdetalye sa kanilang paggawa at paggamit.

Gayunpaman, ang kaalaman ng mga Griyego ay pinigilan sa mga static ng mga simpleng makina (ang balanse ng mga puwersa), hindi kasama ang dinamika, ang konsepto ng trabaho o ang trade-off sa pagitan ng puwersa at distansya.

Panahon ng Renaissance

Ang dinamika ng mga puwersa ng makina, tulad ng mga simpleng makina ay tinawag, nagsimulang pag-aralan sa panahon ng Renaissance, mula sa pananaw kung gaano kalayo ang isang pag-load, maaaring dagdagan ang puwersa na maaaring mailapat, na kalaunan ay humantong sa bagong konsepto gawaing mekanikal.

Ang mekanikal na bentahe ng hilig na eroplano ay naitala ng Flemish engineer na si Simon Stevin noong 1586. Kasama ito kasama ang iba pang mga simpleng makina.

Ipinaliwanag ng siyentipikong Italyano na si Galileo Galilei noong 1600 ang kumpletong dinamikong teorya ng mga simpleng makina, sa kanyang gawain na Le Meccaniche, kung saan ipinahayag niya ang pinagbabatayan na pagkakapareho ng matematika bilang mga amplifier ng puwersa ng mga makinang ito. Siya ang unang nagpapaliwanag na ang mga simpleng makina ay hindi lumikha ng enerhiya, binago lamang nila ito.

Natuklasan ni Leonardo da Vinci ang mga klasikal na patakaran ng pag-slide ng friction sa mga makina, ngunit hindi ito nai-publish o dokumentado sa kanyang panimulang aklat. Noong 1699 Guillaume Amontons natuklasan muli ang mga patakarang ito at noong 1785 ay binuo sila ni Charles-Augustin de Coulomb.

katangian

Ang mga simpleng makina ay mga aparato na walang o napakakaunting mga gumagalaw na bahagi, na ginagawang mas madali ang trabaho. Ang pangunahing pag-andar ng isang simpleng makina ay ang pagpapalakas ng puwersa o pagbabago ng kilusan.

Kilusan at lakas

Ang paggalaw at lakas sa isang simpleng makina ay hindi mapaghihiwalay. Palagi silang nasa kabaligtaran ng relasyon.

Ang puwersa na ginawa ng isang pingga ay mas malaki kaysa sa puwersa na inilapat dito, ngunit ang kilusang ginawa ay mas mababa kaysa sa inilapat na kilusan. Iyon ay, ang isang pakinabang sa lakas ay sinamahan ng isang pagkawala sa paggalaw.

Job

Sa mga mekanika, ang trabaho ay isang bagay na pinipilit ng mga pwersa kapag lumipat sila sa direksyon kung saan sila kumikilos. Iyon ay, kapag ang isang puwersa ay inilalapat upang maglakbay sa isang distansya, ang paggawa ay ginawa. Ito ay ipinahayag sa matematika bilang: Trabaho = Force × Distansya.

Halimbawa, upang mag-angat ng isang bagay na dapat mong gawin ang trabaho na lumampas sa puwersa ng grabidad at sa gayon ay maiikilos ang bagay.

Upang maiangat ang isang bagay nang dalawang beses nang mabibigat, kinakailangan ng dalawang beses sa maraming trabaho upang maiangat ito sa parehong distansya. Kailangan din ng dalawang beses sa maraming gawain upang maiangat ang parehong bagay nang dalawang beses hanggang sa malayo.

Ang konsepto ng trabaho na ito ay pangunahing upang tukuyin ang mekanikal na pag-andar sa mga simpleng makina sa mga tuntunin ng puwersa at kilusan, na binibigyang diin ang pagkakapanghiwalay ng puwersa at kilusan.

Kalamangan ng mekanikal

Ito ay ang ugnayan sa pagitan ng puwersa na gumaganap ng trabaho na may paggalang sa inilapat na puwersa. Samakatuwid, ito ay ang lakas ng pagpapalakas ng lakas ng isang simpleng makina.

Ang mekanikal na bentahe ng mga simpleng makina ay nangangahulugan na ang mas kaunting puwersa ay maaaring magamit upang ilipat ang isang bagay, ngunit kailangang ilipat ito ng mas mahabang distansya.

Maraming beses na ang isang gawain ay nadarama na mahirap dahil nangangailangan ito ng maraming puwersa. Ang paggamit ng trade-off sa pagitan ng distansya at puwersa ay maaaring gawing mas madali upang makumpleto ang gawain.

Ang isang halimbawa ay ang pagtulak ng isang mabibigat na bagay sa isang rampa. Mas madaling itulak ang bagay sa rampa kaysa itataas ito sa tamang taas, ngunit dapat itong madala ng mas mahabang distansya.

Ano ang mga simpleng makina?

Pinapadali ng mga simpleng makina ang trabaho sa pamamagitan ng pagsasagawa ng isa o higit pa sa mga sumusunod na pag-andar:

- Ilipat ang isang puwersa mula sa isang lugar patungo sa isa pa.

- Baguhin ang direksyon ng isang puwersa.

- Dagdagan ang lakas ng isang puwersa.

- Dagdagan ang distansya ng isang puwersa.

Bagaman ang mga simpleng makina ay kumukuha ng maraming magkakaibang mga form, dumating sila sa anim na pangunahing uri:

- Wedge: aparato upang paghiwalayin ang mga bagay.

- Wheel at axle: ginamit upang mabawasan ang alitan at bilang isang multiplier ng puwersa.

- Lever: gumagalaw sa paligid ng isang fulcrum upang madagdagan o bawasan ang makina na kalamangan.

- Inclined na eroplano: iangat ang mga bagay kapag umakyat sa isang dalisdis.

- Screw: isang aparato na maaaring mag-angat o magkasama nang magkasama.

- Pulley: binabago ang direksyon ng isang puwersa.

Dagdagan ang inilapat na puwersa

Ang mga simpleng makina ay tumutulong sa mga tao na madagdagan ang lakas na inilalapat sa isang bagay. Nagbibigay sila ng isang mekanikal na bentahe upang matulungan ang paglipat ng mga bagay.

Tulad ng ipinahihiwatig ng formula ng trabaho, ang pangunahing pakinabang ng mga simpleng makina ay pinapayagan ang parehong dami ng trabaho na magagawa sa pamamagitan ng pag-apply ng isang mas mababang halaga ng puwersa sa isang mas malaking distansya.

Halimbawa, nais mong iangat ang isang bagay na may timbang na 10 kilograms 2 metro mula sa lupa. Ang 10 kg na puwersa ay maaaring maipalabas sa bagay sa paitaas na direksyon, para sa isang distansya ng 2 metro, sa gayon ginagawa ang 20 Newtons ng trabaho.

Kung ang isang 3 metro na pingga ay ginamit, paglalagay ng bagay sa isang dulo at paglalagay ng isang 10 cm fulcrum sa ilalim ng bar sa 1 metro na distansya mula sa bagay, pagkatapos ay iangat ang bagay na kailangan mong itulak sa kabilang dulo. lakas na 5 kilo lamang.

Gayunpaman, ang pagtatapos ng pingga ay dapat itulak pababa sa 4 metro upang iangat ang bagay na 2 metro lamang.

May trade-off. Ang pagbaba ng pingga ay nagdodoble sa nakaraang distansya, ngunit binabawasan ang lakas na kinakailangan ng kalahati, ginagawa ang parehong dami ng trabaho.

Mga Uri

Lever

Ito ay isang uri ng mahigpit na bar na may isang nakapirming fulcrum bilang isang punto ng suporta. Binubuo ito ng isang pagkarga, na kung saan ay ang bagay na lilipat o itinaas, isang fulcrum, na siyang pivot, at isang pagsisikap, na siyang puwersang kinakailangan upang ilipat o maiangat ang load.

Ang paglalapat ng lakas sa isang dulo ng pingga ay lumilikha ng isang mas malaking puwersa sa kabilang dulo. Ang inilalapat na puwersa ay tataas o bababa depende sa distansya mula sa fulcrum hanggang sa pagkarga at pagkapagod.

Wheel at axle

Binubuo ito ng isang gulong na nakakabit sa isang mas maliit na ehe upang ang dalawang bahagi na ito ay magkasama, kung saan ang isang puwersa ay inilipat mula sa isa hanggang sa isa. Sinusuportahan ng isang bisagra ang baras, na nagpapahintulot sa pag-ikot.

Pinapadali ang gawain ng paglipat ng mga bagay sa malalayong distansya. Ang gulong, na kung saan ay ang pag-ikot ng dulo, ay umiikot sa cylindrical axis, na nagiging sanhi ng paggalaw.

Maaari rin itong palakasin ang lakas. Ang isang maliit na puwersa na inilapat sa circumference ng isang malaking gulong ay maaaring ilipat ang isang mas malaking pag-load na naka-attach sa isang ehe.

Kalo

Ito ay dinisenyo upang suportahan ang kilusan at pagbabago ng direksyon ng isang nakatali na lubid. Ang lubid ay nakabalot sa paligid ng isang gulong. Habang lumiliko ang gulong, ang lubid ay gumagalaw sa anumang direksyon.

Kung ang isang kawit ay konektado sa lubid, ang pag-ikot ng gulong ay maaaring magamit upang itaas at babaan ang mga bagay, na mapadali ang gawain.

Saklaw na eroplano

Ito ay isang patag na ibabaw, na may isang dulo na mas mataas kaysa sa iba pa, na ginamit bilang suporta upang itaas o babaan ang isang load. Malawakang ginagamit ang mga ito upang ilipat ang mga mabibigat na naglo-load sa mga vertical na hadlang.

Ang paglipat ng isang bagay hanggang sa isang hilig na eroplano ay nangangailangan ng mas kaunting lakas kaysa sa pag-aangat nito nang direkta, sa gastos ng isang pagtaas sa distansya na nilakbay.

Ang mekanikal na bentahe ng isang hilig na eroplano ay katumbas ng ratio ng haba ng hilig na ibabaw sa taas na sakop nito.

Ang duyan

Ito ay isang tatsulok na tool na hugis. Maaari itong magamit upang paghiwalayin ang dalawang bagay, alisin ang mga piraso ng isang bagay, iangat ito, o hawakan ang isang bagay sa lugar.

Gumagana ito sa pamamagitan ng pag-convert ng isang puwersa na inilalapat sa blunt end nito sa mga pwersa patayo sa kanyang hilig na ibabaw.

Ang mekanikal na bentahe ay ibinibigay ng ugnayan sa pagitan ng haba ng slope at lapad.

Screw

Ito ay isang mekanismo na nagko-convert ng paggalaw ng paggalaw sa linear na paggalaw at ang rotational force (metalikang kuwintas) sa isang guhit na puwersa. Ang isang tornilyo ay talagang isa pang uri ng hilig na eroplano.

Ang pinakakaraniwang hugis nito ay binubuo ng isang cylindrical shaft na may helical grooves na tinatawag na mga thread sa labas.

Ang tornilyo ay dumadaan sa isang butas sa ibang bagay o daluyan na may mga panloob na mga thread na mesh gamit ang mga thread ng tornilyo.

Mga halimbawa

Mga Levers

Ang ilang mga halimbawa ng mga lever ay mga hawakan ng pinto, mga claws sa isang pag-alis ng martilyo sa pag-alis ng kuko, mga lever ng bakal, mga switch ng ilaw, mga openers ng bote, at mga bisagra.

Pinagmulan: pixabay.com

Mga gulong at goma

Natagpuan ang mga ito kung saan ang mga bagay ay umiikot sa isang bilog, tulad ng isang electric fan, motor, isang umiikot na pintuan, isang carousel, at anumang gulong, nasa sasakyan ito, sa isang skateboard, o sa isang bisikleta.

Pinagmulan: pixabay.com

Pulleys

Ginagamit ang mga ito sa mga kurtina at blinds upang ilipat ang mga ito pataas, o pabalik-balik.

Maaari silang magdala ng isang bagay mula sa lupa, tulad ng isang watawat sa isang poste. Ang lubid ay hinila, ngunit sumabog ang bandila.

Ginagamit din ito sa industriya upang itaas at babaan ang mabibigat na mga naglo-load, sa mga barko upang itaas at babaan ang mga layag, o sa mga cranes na gagamitin sa paglipat ng kagamitan sa konstruksyon.

Gumagamit din ang mga Elevator ng mga pulley upang ilipat ang kotse at pataas mula sa sahig hanggang sa sahig.

Pinagmulan: pixabay.com

Mga nakapaloob na eroplano

Ginagamit ang mga ito sa mga parke ng scooter, rampa ng wheelchair, at para sa paglipat ng mga mabibigat na kagamitan sa loob at labas ng likod ng mga trak.

Ang mga binagong bersyon ng isang rampa ay matatagpuan sa mga hagdan, escalator, mga landas sa paglalakad, at kahit sa mga slide na ginamit upang i-drop ang mail sa mailbox, hanggang sa isang tren na sumampa sa isang slope.

Pinagmulan: pexels.com

Ang duyan

Ang ilang mga halimbawa ng mga wedge na ginamit upang paghiwalayin ay maaaring maging isang pala, kutsilyo, palakol, isang pikit, isang lagari, isang pares ng gunting o isang ice pick.

Maaari ring hawakan ng mga tulay ang mga bagay, tulad ng sa isang staple, pin, tacks, kuko, o mga doorstops.

Pinagmulan: pixabay.com

Screw

Ang ilang mga halimbawa ay nasa isang drill, isang takip ng garapon, isang ilaw na bombilya, isang tornilyo, mga takip ng bote, mga gripo, at mga panulat.

Ang isa pang paggamit ng tornilyo ay sa isang aparato na tinatawag na isang screw pump. Ito ay isang malaking makina na may hydraulic machine na pumapasok sa tubig. Kapag umiikot, salamat sa hugis ng tornilyo nito, ang tubig ay umaakyat sa baluktot na tahi, na tumataas sa kung saan kinakailangan ito. Ang mga screw pump ay madalas na ginagamit para sa patubig at sa mga setting ng agrikultura tulad ng mga bukid.

Pinagmulan: pixabay.com

Mga Sanggunian

1. Wikipedia, ang libreng encyclopedia (2019). Simpleng makina. Kinuha mula sa: en.wikipedia.org.
2. Idaho Public Television (2019). Mga simpleng Makina: Katotohanan. Kinuha mula sa: idahoptv.org.
3. Jim Lucas (2018). 6 Mga Simpleng Makinarya: Mas Madali ang Gawain. Live Science. Kinuha mula sa: buhaycience.com.
4. Ituro ang Teknolohiya (2019). Teknolohiya: Mga simpleng Makina. Kinuha mula sa: teachengineering.org.
5. Para sa mga Guro para sa mga Mag-aaral (2019). Ano ang mga simpleng makina? Kinuha mula sa: forteachersforstudents.com.au.
6. Pamahalaang Estado ng Victoria (2019). Mga simpleng makina. Kinuha mula sa: edukasyon.vic.gov.au.
7. Vex IQ (2019). Ang Anim na Uri ng Mga Simpleng Makina. Kinuha mula sa: vexrobotics.com.