|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ІСТОРІЯ ТЕХНІКИ, ТЕХНОЛОГІЇ, ПРЕДМЕТІВ НАВКОЛО НАС
Важіль, блок, похила площина. Історія винаходу та виробництва
Довідник / Історія техніки, технології, предметів довкола нас Вже в давнину для підйому тягарів людина стала застосовувати прості механізми: важіль, воріт і похилу площину. Пізніше до них додалися блок і гвинт. Ці нескладні пристосування дозволяли багаторазово збільшити м'язові зусилля людини і впоратися з такими вагами, які за інших обставин були б зовсім непідйомними. Принцип дії простих механізмів добре відомий. Наприклад, якщо потрібно втягнути вантаж на певну висоту, завжди легше скористатися пологим підйомом, ніж крутим. Причому, чим схил, тим легше виконати цю роботу. Цей зв'язок має чіткий математичний вираз. Якщо похила площина має кут d, то втягти вантаж по ній в 1/sin d разів легше, ніж підняти його вертикально. Якщо кут становить 45 градусів, наше зусилля буде в 1 рази менше, якщо 5 градусів – у 30 рази менше, при куті в 2 градусів ми витратимо в 5 разів менше зусиль, а при куті в 11 градус – у 1 разів! Правда, все, що виграється в силі, втрачається на відстані, бо в скільки разів зменшується наше зусилля, в стільки ж разів зростає відстань, на яку доведеться тягти вантаж. Однак у тих випадках, коли час і відстань не відіграють великої ролі, а важлива сама мета - підняти вантаж із найменшим зусиллям, похила площина виявляється незамінним помічником.
Іншим простим механізмом – важелем – наші далекі предки постійно користувалися для того, щоб піднімати та зрушувати з місця важкі камені та колоди. Важіль дозволяє досягти багаторазового виграшу в силі найпростішими та найдоступнішими засобами. Поклавши довгу і міцну жердину на обрубок поліна (опору) і підсунувши другий кінець його під камінь, людина перетворювала жердину на найпростіший важіль. У цій ситуації на камінь починали діяти два моменти, що обертають, один від ваги каменю, а інший - від руки людини. Для того щоб камінь зрушив з місця, "підштовхуючий" момент від м'язової сили людини повинен бути більшим за "притискає" від ваги каменю. Момент, як відомо, дорівнює добутку прикладеної сили на довжину плеча важеля - у даному випадку плече - це відстань від кінця жердини (точки докладання сили) до поліна (точки опори).
Легко підрахувати, що якщо плече, на яке тисне людина в 15-20 разів довше за те, що підсунуто під камінь, то сила людини відповідно теж зростає в 15-20 разів. Тобто людина, не дуже напружуючись, може зрушити камінь вагою тонну! Нерухомий блок - третій механізм, який набув поширення в давнину - є колесом з жолобом, вісь якого жорстко прикріплена до стіни або стельової балки. Перекинувши через колесо мотузку і прикріпивши протилежний кінець до вантажу, можна підняти його на висоту кріплення блоку. Нерухомий блок не дає виграшу в силі, зате надає можливість змінити її напрямок, що найчастіше при підйомі ваг теж має величезне значення.
За всієї своєї примітивності прості механізми багаторазово розширювали можливості древньої людини. Для того, щоб переконатися в цьому, досить згадати про гігантські споруди древніх єгиптян. Наприклад, піраміда Хеопса мала висоту 146 м. Підраховано, що для її зведення знадобилося 23300000 кам'яних брил, кожна з яких важила в середньому близько 2 тонн. Але і це була не межа - при будівництві храмів єгиптяни транспортували, піднімали та встановлювали колосальні обеліски та статуї, вага яких становила десятки та сотні тонн! Які ж механізми використовували ці стародавні будівельники для того, щоб піднімати на величезну висоту велетенські брили та статуї? Виявляється, все це можна зробити за допомогою тих же простих пристроїв – блоку, важелів та похилої площини. Колосальні статуї та кам'яні брили перетягувалися на масивних санках, які тягла велика кількість людей. Кожен із працюючих мав мотузку, перекинуту через плече. Під санки підкладалися ковзанки, які після протягування вантажу підбиралися і знову підкладалися під полозья.
Для подолання перешкод санки піднімалися за допомогою важелів. Як них використовували стесані колоди. Упорами служили спеціально виготовлені клини різного розміру. Робота супроводжувалася музикою. Головним підйомним пристосуванням єгиптян була похила площина – рампа. Остів рампи, тобто її бічні сторони та перегородки, що на невеликій відстані один від одного перетинали рампу, будувалися з цегли; порожнечі заповнювалися очеретом та гілками. У міру зростання піраміди рампа надбудовувалася. За цими рампами каміння тягли на санках так само, як і по землі, допомагаючи собі при цьому важелями. Кут нахилу рампи був дуже незначним – 5 або 6 градусів. Таким чином, наприклад, похила дорога до піраміди Хафра при висоті підйому 46 метрів мала довжину близько півкілометра. Відповідно для спорудження вищих пірамід доводилося будувати рампу ще довше. До інших прийомів вдавалися під час підйому довгих кам'яних брил і статуй. Для цього застосовували блоки. Однак підняти за допомогою блоків величезне каміння, яким були обеліски до 300 тонн вагою і гігантські статуї царів, що досягали 1000 тонн ваги, неможливо. Для встановлення таких статуй та обелісків доводилося проводити значну підготовчу роботу. Як підйомний пристрій тут знову виступала похила площина - рампа. Насамперед з обох боків п'єдесталу зводилися кам'яні стіни. До однієї з них прилаштовувалась похила площина, висотою трохи менше, ніж висота обеліска, що встановлюється. Усі чотири стіни рампи утворювали як би цегляну криницю. В одній із його стін на рівні землі робився наскрізний коридор. Весь простір усередині засипався піском. Потім похилою площиною втягували основою вперед закінчений обеліск. Після цього через коридор у стіні починали виносити пісок, і обеліск під власним тягарем починав плавно опускатися на п'єдестал, поступово приймаючи вертикальне положення. Після встановлення стіна та рампа розбиралися. Широко застосовуючи похилу площину і важіль, стародавні єгиптяни, здається, не замислювалися про закони, що лежать в основі простих механізмів. Принаймні до нас не дійшло жодного вавилонського чи єгипетського тексту з описом їхньої дії. Цю роботу провели лише вчені Стародавньої Греції. Класичні розрахунки дії важеля, похилої площини та блоку належать видатному античному механіку Архімеду із Сіракуз. Архімед вивчив механічні властивості рухомого блоку та застосував його на практиці. За свідченням Афінея, "для спуску на воду велетенського корабля, побудованого сиракузським тираном Гієроном, вигадували багато способів, але механік Архімед один зумів зрушити корабель за допомогою небагатьох людей; Архімед влаштував блок і за допомогою нього спустив на воду величезний корабель; він перший вигадав пристрій блоку ". З цього свідчення видно, що Архімед не тільки вивчив властивості простих механізмів, але й зробив наступний крок - став споруджувати на їх основі складніші машини, що перетворюють та посилюють рух. Можливо, що корабель йому вдалося зрушити за допомогою системи рухомих і нерухомих блоків (подібної до сучасних талей), використовуючи які можна багаторазово збільшити зусилля, що додається. Коли на рідне місто Архімеда напали римляни, він застосував свої знання у військовій техніці. За його кресленнями сиракузяни збудували безліч найрізноманітніших бойових машин. Серед них були метальні знаряддя; поворотні крани, що скидали на римські кораблі величезні камені; прив'язані до ланцюгів залізні лапи, які захоплювали та перевертали ворожі кораблі. Автор: Рижов К.В.
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Місяць поступово збільшує тривалість дня на Землі ▪ Телефон Explay Power з потужним акумулятором ▪ На 3D-принтері надрукували штучну шкіру, що розтягується.
▪ Розділ сайту Електромонтажні роботи. Добірка статей ▪ стаття Шрифт Брайля. Історія винаходу та виробництва ▪ стаття Яка рибальська наживка успішно використовується для загоєння ран? Детальна відповідь ▪ стаття Слюсар з ремонту промислової вентиляції та кондиціювання. Типова інструкція з охорони праці ▪ стаття Підключення акустики до сучасних магнітол. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Рекомендуємо цікаві статті розділу 
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page