نفسر ماهية الرافعة والقوى التي تستخدمها والمتغيرات التي يجب مراعاتها. كذلك أنواع الرافعة وأمثلة عليها.
ما هي الرافعة؟
الرافعة عبارة عن آلة بسيطة ، أي جهاز قادر على تعديل أو إنشاء ملف فرض ونقل الإزاحة. يتكون من قضيب صلب من بعض المواد المقاومة بشكل معتدل ، والذي يدور بحرية على نقطة دعم تسمى نقطة ارتكاز.
يمكن استخدام الرافعة لتعظيم القوة الميكانيكية المطبقة على جسم ما ، أو زيادة سرعته أو المسافة التي يقطعها ، من خلال تطبيق مقدار أقل نسبيًا من القوة.
اعتمادًا على قرب أو مسافة نقطة الارتكاز فيما يتعلق بالجسم المراد تحريكه ، ستكون القوة المطبقة أكثر أو أقل مطلوبة وسيتم تحقيق تأثير أكبر أو أقل.
تعمل ثلاث قوى في وقت واحد على رافعة:
- سلطة (ف). إنها القوة المطبقة طوعًا في نهاية الرافعة ، من أجل توليد رد فعل. يمكن تنفيذه يدويًا أو عن طريق ملف وزن، أو حتى المحركات الكهربائية أو البخارية.
- تحمل (ص). إنها القوة التي يجب أن تتغلب عليها القوة ، أي الوزن الذي يمارسه الجسم الذي نرغب في تحريكه على الرافعة والذي سيكون مكافئًا ، بموجب قانون العمل ورد الفعل ، لتلك التي تمارسها الرافعة عليها.
- قوة الدعم. إنها القوة التي تمارسها نقطة الارتكاز على الرافعة ، تساوي وتعاكس الاثنين السابقتين ، حيث يتم تثبيت الشريط دون التحرك فوق نقطة الارتكاز.
في المقابل ، هناك متغيرين آخرين يجب مراعاتهما في الحالة:
- ذراع الطاقة (بي بي). إنها المسافة بين نقطة الارتكاز ونقطة تطبيق القوة.
- ذراع المقاومة (Br). إنها المسافة بين نقطة الارتكاز والحمل أو الجسم المراد تعبئته.
كل ما سبق مرتبط بالصيغة التالية:
ص xبي بي = R x Br، القوة لكل ذراع تساوي قدرة التحمل اليك.
الرافعة تم اختراعه في عصور ما قبل التاريخ، وهناك سجلات بالفعل في العصور القديمة لبلاد الرافدين لاستخدامها في ممرات الري. أول ذكر مكتوب للرافعة يأتي من بابوس الإسكندرية في كتابهالجمع الرياضي ، حيث يظهر الاقتباس الشهير لأرخميدس اليوناني: "أعطني رافعة وسأحرك العالم".
أنواع الرافعة
هناك ثلاثة أنواع من الرافعات ، اعتمادًا على الموضع النسبي لنقطة المقاومة ، أي قوة ونقطة الارتكاز. كل واحد له خصائص مختلفة وسيكون له تأثير مختلف نسبيًا.
- رافعة من الدرجة الأولى. نقطة الارتكاز بين القوة والمقاومة ، وتحقيق أن القوة المطبقة يمكن أن تكون أقل بكثير من المقاومة للتغلب عليها ، أي أنها تزيد من القوة. ومع ذلك ، يتم التضحية بالسرعة المنقولة والمسافة التي يقطعها الجسم.
- رافعة من الدرجة الثانية. المقاومة بين القوة والمرتكز ، وبالتالي فإن القوة ستكون دائمًا أقل من المقاومة ، حتى لو لم تحقق أكبر الإزاحة ولا المسافة المقطوعة (ولكن الادخار طاقة مفيد للغاية).
- رافعة من الدرجة الثالثة. القوة التي تمارس بين نقطة الارتكاز ، من جهة ، والمقاومة من جهة أخرى. تكون القوة المطبقة أكبر من القوة الناتجة ، ولكن من الممكن زيادة سرعة الإرسال أو المسافة التي يقطعها الجسم.
أمثلة على رافعة
بعض الأمثلة اليومية للتبديل يمكن أن تكون:
- الصف الاول. الأرجوحة ، المقص ، كماشة ، كماشة ، المقاليع.
- الصف الثاني. عربة اليد ، كسارة البندق ، زورق تجديف ، عربة تمريض ، آلة رفع.
- الصف الثالث. قصبة الصيد ، أو مزيل المواد الغذائية ، أو ملاقط الحاجب ، أو المفصل الصدغي الفكي لجسم الإنسان.