Iidsetest aegadest peale on inimene püüdnud oma tööd lihtsamaks teha. Selleks kasutab ta erinevaid seadmeid. Millised on kõige lihtsamad mehhanismid? Mis tüüpi need seadmed on? Mis vahe on lihtsatel ja keerukatel mehhanismidel? Selle ja palju muu kohta – hiljem artiklis.
Üldteave
Lihtsad mehhanismid (kreeka keelest "masin, tööriist") – seadmed, mis annavad jõudu juurde. Mõned neist seadmetest ilmusid juba antiikajal. Lihtsad mehhanismid võivad olla iseseisvad seadmed või keerukamate üksuste elemendid. Sõltuv alt konstruktsiooni tüübist määratakse ka selle või selle seadme ulatus. Lihtsate mehhanismide kasutamine hõlbustab oluliselt inimtegevust. Sellised seadmed suurendavad jõudu. Näiteks palgi sisse löödud kiil omab rohkem jõudu kui löök kinnitusele endale. Seetõttu puhkeb puu kiiresti erinevatesse suundadesse. Samal ajal langeb löök kiilule ülev alt alla ja palgi osad liiguvad külgedele lahku. See tähendab, et sellisel juhul toimub ka liikumissuuna muutumine.
Lihtsad mehhanismid. Näited
Seal on mitut tüüpi kinnitusvahendeid:
kaldtasapind
a) kruvi kasutatakse kruvides, nagu puurit tungraua, puurides; võib toimida ka tõstemehhanismina (Archimedese kruvi);
b) kiil aitab kaasa rõhu suurenemisele, koondades massi väikesele alale. Kasutatakse kuulis, labidas, odas.
Hoob on Archimedese kirjeldatud seade. Võib toimida päästikuna, lülitina.
a) väravat kasutatakse rihmaülekandeks ja vee tõstmiseks kaevust.
Ratas (leiutas sumerid aastal 3000 eKr) on transpordis kasutatava käigukasti lahutamatu osa.
Kolb aitab kaasa kuumutatud paisuvate gaaside või auru energia kasutamisele. Seda seadet kasutatakse aurumasinates ja tulirelvades.
Värav
See seade on trummel (silinder), mille külge on kinnitatud käepide. Reeglina kasutati seda tõstemehhanismina kaevust vee tõstmiseks. Värava kasutamisel saadava tugevuse kasvu määrab käepideme liikumise ringi raadiuse ja silindri (trumli), millele köis on keritud, raadiuse suhe. Vints kuulub tänapäevaste väravatüüpide hulka. See kinnitus on süsteem, mis sisaldab silindrit ja kahte erineva raadiusega käiku. Tugevuse suurenemine, mis üldiselt annab vintsi, määratakse kahe värava koostoimega. Kaasaegsed seadmed võidavad nelikümmendsada korda.
kaldtasapind
Seda lihtsat mehhanismi kasutatakse sageli ka raskete kehade tõstmisel. Jõuvõimenduse määrab seadme enda pikkuse ja selle kõrguse suhe madala hõõrdumise korral. Sageli kasutatakse suure jõu tekitamiseks (näiteks jäämurdja tööks või küttepuude tükeldamiseks) teatud tüüpi kaldtasapinda - kiilu. Selle toime põhineb asjaolul, et suure jõuga tagumiku suunas tekivad suured jõud, mis on risti seadme külgpindadega. Teist tüüpi kaldtasapind on kruvi. Just nagu kiil, on see seade võimeline muutma rakendatava jõu suunda või arvväärtust.
Lihtsad mehhanismid. Hoob
See on jäik korpus, mis suudab (fikseeritud) toe ümber pöörata. Väiksemat kaugust, mis eraldab tugipunkti ja sirget, mida mööda jõud kangile mõjub, nimetatakse jõu õlaks. Selle leidmiseks peaksite langetama risti toetuspunktist jõu toimejoonele. Selle risti pikkus on õlg. F1 ja F2 on kangile mõjuvad jõud. Seadmele mõjuvad käed on L1 ja L2. Kangi on siis tasakaalus, kui sellele mõjuvad jõud on pöördvõrdelised õlgadega. Seda reeglit saab esitada valemina: F1 / F2=L1 / L2. Selle põhimõtte kehtestas Archimedes. See reegel näitab, et kangiga suurt jõudu saab tasakaalustada väiksema jõuga. Ühele õlale rakendatav jõud on sama mitu korda suurem kui teisele õlale rakendatav jõudteine.
Kuidas inimesed tänapäeval vidinaid kasutavad?
Lihtsad mehhanismid igapäevaelus on väga levinud. Seega oleks veekraani avamine üsna keeruline, kui sellel poleks väikest käepidet, mis on üsna tõhus hoob. Sama võib öelda mutrivõtme kohta, mida kasutatakse mutrite või poltide vabastamiseks või pingutamiseks. Mida pikem käepide, seda lihtsam on tegevus. Niisiis, raskete või suurte mutrite ja poltidega töötamisel keerukate mehhanismide parandamisel kasutatakse tööpinke, autosid, kuni ühe meetri pikkuste käepidemetega mutrivõtmeid. Kõige tavalisem uks on ka üks kõnealuste seadmete tüüpidest.
Kui proovite ust avada selle kinnituskoha lähedal, on see väga raske. Mida kaugemal hingedest käepide aga asub, seda lihtsam on ust avada. Hea näide on teivashüpe. Selle pikkus on umbes viis meetrit. Selle kangi ja õige pingutuse abil õnnestub sportlasel lennata kuni kuue meetri kõrgusele. Pikk käsi on umbes kolm meetrit. Kange leidub ka inimese ja loomakeha erinevates osades. Need on eelkõige lõuad, jäsemed. Kodumajapidamises kasutatavad hoovanäited on traadilõikurid, käärid metalli või paberi lõikamiseks. Erinevat tüüpi masinatel on ka konstruktsioonis seadmed, mis võimaldavad tugevust suurendada. Näiteks pedaalid või käsipidur jalgrattal, õmblusmasina käepidemed, klaveriklahvid.
Armatuuride kompleksne rakendamine
Lihtsaid mehhanisme leidub mitmesugustes kombinatsioonides. Kombineeritud seadmed sisaldavad kahte või enamat osa. See ei pea olema keeruline mehhanism – paljusid lihtsaid seadmeid võib pidada keerukaks. Niisiis, hakklihamasinas on käepide (värav), liha lükkav kruvi ja noalõikur (kiil). Käekellades pööratakse osutid erineva läbimõõduga ja üksteisega lukustatud hammasrataste süsteemi abil. Üks tuntud kombineeritud lihtsaid mehhanisme on tungraud. See kasutab krae ja kruvi kombinatsiooni.
Järeldus
Nagu selgus, hõlbustavad lihtsad mehhanismid oluliselt inimese tööd. Need võivad koosneda ühest või mitmest osast. Samal ajal võivad need isegi kahe või enama elemendi olemasolul jääda lihtsaks, kuid võivad olla ka üsna keerulised. Erinevad sõlmed, trükimasinad, mootorid sisaldavad mitmeid osi. Elementide hulgas on hoovad, klotsid, kruvid, rattad telgedel, kaldtasapinnad, kiil. Kõik need seadmed töötavad koos. Tänu neile hõlbustab inimene oluliselt tööd. Mehaanilise energia ülekandmist seadme ühest osast teise saab teha erineval viisil. Kette, rihmasid, hammasrattaid või hammasrattaid peetakse kõige tavalisemateks seadmeteks, mis aitavad jõudu üle kanda ja panevad üksikud elemendid ühes või teises suunas aeglasem alt või kiiremini liikuma. Keerulisi ja kiireid seadmeid juhitakse kuitavaliselt elektroonikaseadmed. Elektrilised andurid näitavad tänu spetsiaalsele seadistusele, millal on vaja konkreetne mehhanism sisse lülitada, samuti jälgivad nad süsteemi õiget ja stabiilset tööd.
Paljud seadmed tulid inimeste kaasaegsesse ellu iidsetest aegadest. Inimesed täiustavad pidev alt keerulisi mehhanisme, laiendades seeläbi nende rakendusala. Kahtlemata on inimese igapäevaelus väga oluline koht erinevatel seadmetel. Palju ei saa ette kujutada ilma lihtsate ja keerukate mehhanismide kasutamiseta. Seadmeid kasutatakse laialdaselt ehituses, põllumajanduses, kaevandamises ja muudes inimtegevuse valdkondades.
