اهرم ها

 

ماشين هاي ساده

ماشين ساده در فيزيك به هر وسيله اي كه براي انجام كار فقط به اعمال يك نيرونياز دارد. از ماشينهاي ساده مي توان به (سطح شيبدار،پيچ ،گوه ،اهرم ،چرخ ، قرقره)اشاره نمود                      . تمام اينها نيروي كم را به نيروي زياد تبديل  مي كنند يا بالعكس . همچنين ممكن است جهت نيرو را عوض مي كنند.

اهرم اولین بار توسط دانشمند یونانی، اَرَشْمیدُس در سال ۲۶۰ قبل از میلاد توصیف شده است. او گفته است: >>به من جایی برای ایستادن بدهید، من زمین را جابه جا خواهم کرد.<<
اهرم از سه بخش بازوی محرک، بازوی مقاوم و تکیه گاه تشکیل شده است .نیروی محرک بر بازوی محرک وارد می شود و نیروی مقاوم که معمولاً وزنه است، بر بازوی مقاوم وارد می شود. اهرم ها بسته به محل تکیه گاه به سه دسته تقسیم بندی می شوند.

بطور ساده منظور ما از اهرم ميله اي است كه ميتواند حول يك تكيه گاه دوران كند .مانند الاكلنگ،ديلم ،قرقره ،و .....   

 

اهرم ها يا ماشينها با پنج ويژگي يا حالت به ما كمك مي كنند

 -1افزايش يا كاهش نيرو مانند ناخن گيريا قيچي سلماني  

-2تغيير جهت نيرو مانند جك ماشين   

-3افزايش مسافت مانند جاروي رفتگران

-4افزايش سرعت مانند استفاده از فرغون يا سطح شيبداركه بارهاياوسايل سريع تر جابجاميشوند . 

-5انتقال نيرو كه در تمامي ماشين ها انتقال نيرو وجود دارد وبه نوعي نيرو را منتقل مي كنند.

 

اهرم بر اساس قرار گرفتن محل تکیه گاه, نیروی محرک و نیروی مقاوم به چند نوع تقسیم می شوند:

الف) اهرم نوع اول

در صورتیکه تکیه گاه بین نقطه اثر نیروی مقاوم و نیروی محرک باشد, اهرم از نوع اول است.

اهرم نوع اول به سه حالت دیده می شود:

a ) حالت اول :زمانیکه تکیه گاه درست در وسط نیروی محرک و نیروی مقاوم قرار گرفته باشد، در این صورت بازوی محرک و بازوی مقاوم با هم برابرند.

در این حالت, اهرم فقط از راه تغییر جهت نیرو به ما کمک می کند.

نکته: مزیت مکانیکی این اهرم همیشه یک است. مانند قرقره ثابت ،آلاکلنگ

b  ) حالت دوم :

زمانیکه تکیه گاه بین نیروی محرک و نیروی مقاوم ولی نزدیک به نیروی مقاوم باشد, در این حالت، اهرم از راه های زیر به ما کمک می کند.

1) تغییر جهت نیرو: زیرا تکیه گاه بین نیروی محرک و مقاوم قرار دارد.

2) افزایش نیرو: زیرا بازوی محرک بزرگتر از بازوی مقاوم است. (LR>LE)

نکته: مزیت مکانیکی این اهرم همواره از یک بیش تر است. مانند میخ کش

c ) حالت سوم :

زمانیکه تکیه گاه بین نیروی محرک و نیروی مقاوم بوده ولی نزدیک به نیروی محرک باشد ،   در این حالت اهرم از راه های زیر به ما کمک می کند.

1) تغییر جهت نیرو: زیرا تکیه گاه بین نیروی محرک و مقاوم قرار است.

2) افزایش مسافت اثر نیرو: زیرا بازوی مقاوم بزرگتر از بازوی محرک است .. (LR >LE)

نکته: مزیت مکانیکی این اهرم همواره از یک کم تر است. مانند قیچی کاغذ بری

اهرم نوع دوم

در این نوع از اهرم تکیه گاه بر یکی از دو انتهای میله منطبق است.  اگر نیروی محرک برانتهای دیگر میله و بطور قائم به سمت بالا وارد شود ، نیروی مقاوم بر  وسط میله در راستای قائم و به سمت بالا وارد می شود. در این حالت نیروی مقاوم بین   تکیه گاه و نیروی محرک قرار دارد.

 

اهرم نوع دوم مانند :چرخ دستی -فرغون -  فندق شکن،گیوتین کاغذ،پانچ-درب بطری باز کن   و...

اهرم نوع سوم

در این نوع اهرم که عکس نوع دوم است. میله از یکی از دو انتهای خود از بالا به تکیه گاه تکیه کرده     است و نیروی محرک بر وسط میله اثر می کند ، در راستای قائم و به سمت بالا و نیروی مقاوم بر    انتهای دیگر میله و در راستای قائم به سمت بالا وارد می شود.   در این نوع اهرم نیروی محرک بین تکیه گاه و نیروی مقاوم قرار دارد.

مزیت مکانیکی اهرم همچون هر ماشین از نسبت نیروی محرک و مقاوم بدست می آید.

البته اگر از اصطکاک صرفنظر کنیم . مزیت مکانیکی اهرم از نسبت طول بازوی محرک بر طول بازوی مقاوم هم بدست می آید.

مانند :دست وپای انسان ،راکت تنیس، چوب بیس بال ،برف پاک کن ماشینِ ، انبریخ  ، جاروی فراشی، موچین- قند گیر و....

 

مزیت مکانیکی

مزیت مکانیکی یک اهرم به ما نشان می دهد که استفاده ازیک اهرم(به طور کلی هرماشین ساده)   چه قدر مفید است و ماشین، نیروی وارده را چند برابر کرده است.

  رابطه کلی برای تمام ماشین ها   

 مزیت مکانیکی واقعی  ='A نیروی مقاوم) R نیرویی که ماشین بر جسم وارد می کند) تقسیم بر    نیروی محرک) E نیرویی که ما بر ماشین وارد می کنیم( .

رابطه ویژه اهرم ها در صورت وجود نداشتن اصطکاک   مزیت مکانیکی کامل = طول بازوی محرک (LE)تقسيم بر طول بازوی مقاوم (LR):

قانون اهرم ها

چنانچه اهرم در حال تعادل باشد، فرمول زير صادق است .

نيروي محرك × بازوي محرك  = نيروي مقاوم × بازوي مقاوم