Einfache Maschinen und Werkzeuge - Erklären Sie, dass Stuff
I t ist gebaut, um Ihnen ein Leben lang-wahrsten Sinne des Wortes dauern. Aber obwohl der menschliche Körper das erstaunlichste Werkzeug zur Verfügung, braucht es oft eine helfende Hand. Werkzeuge aus Metall. Holz. und Kunststoff-Arbeit wie Erweiterungen des Körpers, so dass Sie fühlen sich stärker und helfen Sie arbeiten schneller und effizienter. In der Wissenschaft, wie diese Werkzeuge sind einfache Maschinen genannt. Und obwohl Sie vielleicht denken, es gibt einen großen Unterschied zwischen einem winzig kleinen Schraubenschlüssel und einem riesigen großen Erdbewegungsmaschinen, genau die gleiche Physik ist sowohl bei der Arbeit. Werfen wir einen genaueren Blick auf Werkzeugen und Maschinen, wie sie funktionieren!
Foto: Dieser Hydraulikbagger eine Sammlung von einfachen Maschinen verwendet (Räder, Achsen und Hebel) ausüben, um die Kraft seiner Fahrer zu vergrößern.
Was ist eine Maschine?
Foto: Thumbtacks (manchmal Stifte genannt Zeichnung) ist ein bisschen wie Nägel mit eingebautem in Hammer. Wenn Sie auf dem großen schieben, Kopf abgeflacht, wird die Kraft, die Sie (das großen abgeflachten Ende) wirksam anzuwenden vergrößert, weil es in eine viel kleinere Fläche auf dem winzigen Stecknadelkopf konzentriert ist. Laut Wissenschaft, sind sogar Reißzwecken einfache Maschinen.
Wenn Sie das Wort „Maschine“ hören, denken Sie wahrscheinlich so etwas wie ein Bulldozer oder eine Dampflokomotive. Aber in der Wissenschaft, ist eine Maschine, alles, was eine Kraft größer macht. So ein Hammer ist eine Maschine. Ein Messer und Gabel ist ein Paar von Maschinen. Und selbst ein Ei Schneebesen ist eine Maschine. Alle diese Maschinen haben eine Sache gemeinsam: Wenn man eine Kraft auf sie anzuwenden sind, sind sie mit der Größe erhöhen und eine größere Kraft anderswo anwenden. Sie können nicht mit der Hand allein schneiden Fleisch, aber wenn man auf einem Messer nach unten drücken, der lange Griff und die geschärftes Messer vergrößern die Kraft, die Sie mühelos mit der Hand-und Fleischscheiben gelten. Wenn Sie einen Nagel mit einem Hammer hämmern, erhöht sich der Griff die Kraft, die Sie anwenden. Und weil der Kopf des Hammers ist größer als der Kopf des Nagels, die Kraft, die Sie anwenden wird über eine kleinere Fläche ausgeübt mit vielen größeren Druck und dem Nagel tritt leicht das Holz. Versuchen Sie in einen Nagel mit einem Finger drücken, und Sie werden den Vorteil, einen Hammer zu schätzen gibt Ihnen.
Es gibt fünf Haupttypen von einfacher Maschine: Hebel, Räder und Achsen (die als eine Zählung), Riemenscheiben, Rampen und Keile (die auch als einen zählen) und Schrauben. Lassen Sie uns näher auf sie schauen.
Mit einem langen Hebel, können Sie eine Menge Hebelwirkung ausüben. Wenn Sie eine Axt oder einen Schraubenschlüssel verwenden, hilft der lange Griff um die Kraft vergrößern Sie anwenden können. Je länger der Griff, desto mehr Hebelwirkung Sie erhalten. So ein langstieligen Schlüssel ist immer einfacher zu bedienen als ein kurzstielige ein. Und wenn Sie nicht eine Mutter oder Schraube mit einem kurzen Schlüssel bewegen, versuchen Sie eine mit einem längeren Griff.
Arten von Hebeln
Hebel sind überall um uns herum. Hämmer, Äxte, Zangen, Messer, Schraubendreher, Schraubenschlüssel, Schere-all diese Dinge enthalten Hebel. Alle geben sie Hebelwirkung, aber nicht alle von ihnen die gleiche Art und Weise arbeiten. Es gibt eigentlich drei verschiedene Arten von Hebeln (manchmal auch als Klassen bezeichnet).
Klasse-1 Hebel
Klasse-2 Hebel
Ein Klasse-2 Hebel ist an einem Ende eine etwas andere Art und Weise, mit dem Drehpunkt angeordnet ist. Sie wenden Kraft am anderen Ende und die Kraft, die Sie in der Mitte produzieren ist. Nußknacker, Knoblauchpressen und Schubkarren sind Beispiele für Klasse-2 Hebel:
Klasse-3 Hebel
Kugelschreiber sind Klasse-3 Hebel zu: indem sie auf unseren Händen schwenken und in der Mitte zu halten, bekommen wir viel mehr Kontrolle über die Spitze oder Kugelschreiber.
Räder und Achsen
Die Erfindung der Rad und die Achse (die Stange, um die ein Rad dreht), rund 5500 Jahre im Nahen Osten, revolutionierte den Transport nach und nach großen Veränderungen für die Gesellschaft gebracht, aber was es so besonders? Es ist einfacher, einen Wagen mit einem schweren Box geladen zu drücken, als die gleiche Box auf dem Boden zu schieben, weil die Wagen Räder und Achsen Reibung verringern und Hebelwirkung. Sie können sich auf unsere Artikel finden Sie heraus, wie in wie Räder arbeiten.
Kunstwerk: Ein Rad kann entweder als einen Kraftvervielfachers arbeiten oder eine Geschwindigkeit Multiplikator (aber nicht beides gleichzeitig). Wenn Sie die Außenseite (rim) ein Rad drehen, dreht sich die Achse in der Mitte mit weniger Geschwindigkeit, aber mehr Kraft, so dass das Rad arbeitet als Kraftvervielfachers. Wenn Sie die Achse statt (wie ein Auto der Fall ist) drehen, wird das Rad eine Geschwindigkeit Multiplikator. Die Achse dreht sich nur eine kurze Strecke (blauer Pfeil), aber die Hebelwirkung des Rades bedeutet, dass der äußere Rand (roter Pfeil) viel weiter dreht sich in der gleichen Zeit. Das ist, wie ein Rad hilft Ihnen, schneller zu gehen.
Große Räder werden verwendet, auch Kraft auf andere Weise zu vermehren. Die Rohre, die beispielsweise haben Räder genannt Absperrhähne (oder Absperrhähne) zu ihnen angebracht. Wenn Sie den äußeren Rand eines Absperrhahns drehen, dreht sie die innere Achse mit vielen größeren Kraft so das Rohr leichter zu schließen. Lenkräder arbeiten auf diese Weise. Ein Lastwagen oder ein Bus oft einen größeren Lenkrad als ein Auto, weil es mehr Kraft nimmt seine Räder zu drehen. Je größer Rad gibt dem Fahrer mehr Einfluss.
Räder können Entfernung und Geschwindigkeit sowie Kraft vermehren. Fahrräder haben große Räder, so dass sie schneller gehen. Wenn Sie die Pedale treten, können Sie die Innenseite des Rades treiben. Aber der äußere Rand des Rad dreht sich um schneller und Boden bedeckt, so dass Ihre Pedale hat eine viel größere Wirkung. Autoräder funktionieren auf die gleiche Art und Weise.
Schubkarren kombinieren Räder und Hebel brillante Wirkung. Eine Schubkarre macht es wirklich einfach, eine Last von einem Ort zum anderen-aus zwei Gründen zu transportieren. Erstens wirkt sein langer Rahmen wie ein Hebel, so dass die Belastung viel leichter zu heben ist. Zweitens ist es einfacher, die Last mit einer Schubkarre zu schieben, weil die einzige Reibung zwischen dem Rad und der Achse ist. Wenn Sie die Last über die raue Oberfläche des Bodens ohne die Verwendung eine Schubkarre geschoben, wäre die Reibung viel größer.
Foto: Ein Zahnrad aus zwei oder mehr Rädern unterschiedlicher Größe mit den Zähnen in ihre Kanten geschnitten, um sicherzustellen, sie „Netz“ (dreht zusammen, ohne rutschen).
Zahnräder sind Räder mit Zähnen, die entweder die Geschwindigkeit einer Maschine oder ihre Kraft erhöhen kann, aber nicht beides gleichzeitig. Fahrräder benutzen Gänge in beiden Richtungen. Wenn Sie einen Hügel in die Pedale treten wollen, verwenden Sie die Gänge Ihre Kraft zu erhöhen, so dass Sie sich nicht ganz so hart arbeiten, obwohl der Haken ist, dass sie Ihre Geschwindigkeit in der gleichen Zeit zu reduzieren. Wenn Sie entlang einer geraden Straße sind Rennen, können Sie die Gänge benutzen, um Ihre Geschwindigkeit zu erhöhen, aber dieses Mal der Haken ist, dass sie Ihre Kraft reduzieren würden. Auch wenn es nicht offensichtlich ist, nur durch sie anzusehen, arbeiten Zahnrad genau die gleiche Art und Weise wie Hebel in (wie Räder tun). Das dauert ziemlich viel zu erklären, so werden wir hier nicht in mehr Details gehen. Stattdessen können Sie alles darüber in unserem Getriebe Artikel lesen.
Rampen und Keile
Kunstwerk: Der Kopf einer Axt arbeitet wie eine Rampe. Wenn es Kräfte in Holz spaltet das Holz auseinander entlang der Diagonalen. Das heißt, Sie das Holz schneiden kann durch eine kleinere Kraft über eine größere Distanz nur. Wenn Sie ein Protokoll heraus mit bloßen Händen ziehen wollten, müssen Sie eine viel größere Kraft (wenn auch über einen viel kürzeren Abstand) anzuwenden.
Wenn Sie schon einmal geholfen haben, ein Boot aus dem Meer zu ziehen, wissen Sie, es ist einfacher, es zu tun, wenn es an der Küste eine Rampe ist. Anstatt das Boot senkrecht anheben, gerade nach oben, können Sie es aus dem Meer mit viel weniger Kraft, wenn man die Rampe hinauf. Sie nutzen weniger Kraft, aber Sie müssen das Boot eine längere Distanz-so ziehen Sie die gleiche Menge an Energie in jedem Fall verwenden. Bergwanderer manchmal verwenden, um die Idee einer Rampe an der Spitze eines steilen Aufstieg zu erhalten. Durch die im Zickzack von einer Seite über ihren Aufstieg zur Seite schaffen sie effektiv ihre eigene Rampe. Der Hügel wird weniger steil, aber sie haben zu gehen ein bisschen weiter nach oben zu kommen.
Die Rampen werden manchmal als schiefe Ebenen oder Keile bekannt. Der Kopf eines ax ist ein Keil in einer anderen Weise arbeitet. Eine Axt Kräfte Holz auseinander in zweierlei Hinsicht. Der Griff wirkt wie ein Hebel, vergrößern die Kraft, die Sie anwenden. Die keilförmige Klinge konzentriert die Kraft über einen kleineren Bereich, auf dem Holz, den Druck zu erhöhen und sie auseinander zu splitten. Die Klinge eines Messers funktioniert auf die gleiche Art und Weise.
Foto: Die Spiralgewinde an einer Schraube bedeutet es länger dauert es in Holz zu fahren, aber theoretisch zumindest-Sie benötigen weniger Aufwand. Die Rillen helfen auch die Schraube an Ort und Stelle zu bleiben.
Eine Schraube beißt in Holz, wenn Sie es umdrehen. Sie oft Wissenschaft Bücher lesen, die eine Schraube sagen ist „wie eine Rampe eingewickelt im Kreis herum“, was ziemlich verwirrend und schwer zu verstehen ist. Aber stellen Sie sich eine Ameise, und Sie wollen nach oben aus dem Boden einer Schraube klettern. Wenn Sie vertikal nach oben außen klettern, gehen Sie eine relativ kurze Strecke, aber es dauert eine ganze Menge Kraft zu klettern. Wenn Sie das Schraubengewinde hinaufgehen, Wicklung um und um, sie ist wirklich eine Art Wendeltreppe-Rampe im Kreis herum gewickelten Fuß nach oben. Ja, Sie gehen viel weiter, aber es ist sehr viel einfacher. Es ist ein andere gute Sache über eine Schraube zu: weil der Kopf größer als die Welle darunter ist, eine Schraube wirkt wie ein Rad (oder Hebel): jedes Mal, wenn Sie den Kopf drehen, die geschärfte Spitze unter Bissen in das Holz mit größerer Kraft. Der sich verjüngende (kegelförmig) Design macht es leichter in die Schraube zu treiben.
Die Maschinen sind überall um uns herum!
Das ist so ziemlich alles, was es für die Wissenschaft von einfachen Maschinen ist. Sobald Sie wissen, wie Maschinen arbeiten, starten Sie sie überall zu sehen. Auch wird Ihr Körper mit Maschinen verpackt. Ihr Skelett, zum Beispiel, ist eine Sammlung von Hebeln! Schauen Sie sich um Ihr Haus und sehen, wie viele „einfache Maschinen“ Sie können vor Ort. Sie werden staunen, wie viele es sind!