Cine a inventat pârghia - atunci când a inventat

Toți cei care au studiat fizica. cunoscut spune ilustrul savant grec Arhimede. „Dă-mi un loc unde să stea și voi muta Pământul.“ Poate părea un pic obraznic, cu toate acestea motive pentru o astfel de declarație a avut. La urma urmei, dacă crezi legenda, Arhimede a spus așa, mai întâi descrisă în termeni de matematică principiul de acțiune al unuia dintre cele mai vechi a mecanismelor de pârghii.

Când și unde a fost folosit pentru prima dată de către dispozitivul elementar, piatra de temelie a întregii mecanicii și tehnologiei, nu este. Evident, chiar și în cele mai vechi timpuri oamenii au observat că rupe o ramură a unui copac este mai ușor dacă faceți clic pe capătul său și se va lipi pentru a ridica de pe piatra grea la sol în cazul în care trageți de jos. Și cu cât stick-ul, cu atât mai ușor este de a muta piatra de la fața locului. Și nuiele, și bastoane sunt cele mai simple exemple de aplicare a principiului de pârghie al acțiunilor sale de oameni inteles intuitiv, chiar și în timpurile preistorice. Cele mai multe instrumente vechi sapa, o paletă, un ciocan cu un mâner, iar celălalt se bazează pe aplicarea acestui principiu.

Cel mai simplu este un bar de pârghie, având punctul de sprijin și capabil să se rotească în jurul acestuia. Placa swash situată pe o bază circulară, care este cel mai evident exemplu. Partea de bara transversală de la marginea spre punctele de sprijin sunt numite brațul de pârghie.

Domenico Fetti. Ponderer Arhimede. 1620

Deja în V mileniul. e. principiu braț Mesopotamia utilizat pentru a genera echilibru echilibru. mecanicii antice observat că, dacă setați un punct de sprijin exact sub mijlocul plăcilor pendulare, iar pe marginea sa de a pune sarcini, cade marginea, care este o sarcină grea. În cazul în care sarcinile sunt aceeași greutate, o placă va lua o poziție orizontală. Astfel, empiric, sa constatat că brațul va intra în echilibru, dacă este egal cu umerii săi să depună eforturi egale.

Ce se întâmplă dacă schimbare punctul de sprijin, ceea ce face un braț mai lung, iar celălalt scurt? Asta este exact ceea ce se întâmplă atunci când un băț lung pentru a aluneca sub piatră grea. Fulcrum devine pământ, prese de piatra de pe brațul de pârghie scurt, iar omul în lung. Și minuni! piatra grea, care nu pot fi separate de mâinile ridicate la sol. Prin urmare, pentru a echilibra parghia cu diferite arme, trebuie să fie aplicate pe marginile diferitelor eforturi: o forță mai mare pentru brațul scurt, la o lungime mai mică.

Acest principiu a fost folosit de vechii romani pentru a crea un alt metru steelyard. Spre deosebire de umeri balanța de echilibru de diferite lungimi balanțe romane, dintre care unul ar putea prelungi. Mai grea sarcina a trebuit să fie cântărite, mai făcut braț extensibil, care a fost suspendat in greutate.

Desigur, măsurarea în greutate a fost doar un caz special de utilizarea efectului de levier. Mult mai important a fost mecanismele pentru a facilita munca și să permită efectuarea unor astfel de acte, pentru care nu este suficientă forță fizică umană.

Celebrele piramide egiptene și la această zi rămâne structura cea mai grandios din lume. Pana in prezent, unii oameni de știință au exprimat îndoieli că vechii egipteni aveau puterea de a construi propria lor. Piramidele au fost construite din blocuri, cu o greutate de aproximativ 2,5 tone, este necesar nu numai să se deplaseze de-a lungul sol, dar, de asemenea, să ridice în sus. A fost acest lucru ar fi posibil fără utilizarea motoarelor?

Construcția piramidelor. Litografie din secolul al XIX-lea.

Da, potrivit cercetator italian Falestiedi care a găsit în timpul săpăturilor din Templul reginei Hatshepsut, rămășițele corpuri originale din lemn. Legați cu frânghii blocuri imense ridicate de mai multe pârghii de lemn. Prin apăsarea pe brațul lung al fiecărui braț, constructorii au aplicat o forță suficientă pentru a ridica piatra la înălțimea creșterii sale.

Construcția piramidelor egiptene nu sunt singurul caz de aplicare a mecanismelor Rychagova din antichitate. Pârghia este folosit peste tot, dar numai în III. înainte și. e. Arhimede a făcut calcule matematice și a creat prima teorie a pârghiei. drept echilibru braț formulate de aceștia în cursul a numeroase experimente, nu-și pierde relevanța în fizica modernă, și va avea următorul cuprins: „Forța înmulțită cu brațul de aplicare a forței, o încărcătură de bine multiplicată prin aplicarea sarcinii umăr în cazul în care puterea de aplicații de umăr este distanța de la punctul de aplicare forțele pentru a sprijini, și aplicarea a brațului de încărcare este distanța de la punctul de aplicare la suport. "

Astfel, brațul de pârghie mai lung de aplicare a forței, cu atât mai puțin efort este necesar pentru a depăși o sarcină dată, sau o sarcină mai poate fi depășită la o forță predeterminată este aplicată. Cu alte cuvinte, raportul de forțe aplicate brațul pârghiei, raportul este invers proporțională cu lungimea umerilor săi.

Se poate înțelege entuziasmul lui Arhimede, care a descoperit formula. Se pare că, chiar și cel mai mic efort face posibilă pentru a manipula marea masă a încărcăturii, în cazul în care este aplicat pe brațul de lungime suficientă. Și, teoretic, ridica tot globul la fel de ușor ca o găleată de apă trebuie să brațul numai cu umărul aproximativ 500000000000000 kilometri da punct de sprijin.

Arhimede, răsturnat pământul cu o pârghie. Gravură de la „Journal of Mecanică“. 1824

Poziția punctului de sprijin pe pârghia este esențială pentru a determina speciile sale. Distinge pârghii de primul tip, în cazul în care punctul de sprijin este poziționat între punctele de aplicare a forței și pârghiile de al doilea tip, în cazul în care punctul de aplicare a forței dispuse pe o parte a punctului de sprijin. Pârghiile de primul tip sunt, de asemenea, numite dublu-armat. Pentru a echilibra o pârghie, forțele ce i se aplică umeri, ar trebui să fie în aceeași direcție, în caz contrar, maneta se va roti în jurul punctului de sprijin. Exemple de primele pârghiilor natură sunt scale de echilibru și de echilibru de primăvară, bine macara, foarfece, o barieră, leagăn pentru copii balansoar clește.

pârghii Single-armate sau pârghii de al doilea tip sunt aranjate diferit. Acum, ambele forțe sunt aplicate aceluiași umăr, dar îndreptat în direcții diferite. Cel mai simplu exemplu de o astfel de pârghie este roabă. Punctul ei a lagărului roții. Sarcina este situată în container, situat direct în spatele roții și forța gravitației îndreptată în jos. Un om care transportă o roabă, direcționează efortul său în sus, punând la marginea structurii, adică. E. La mânerele el.

Legea lui Arhimede derivat, este valabil în acest caz. Deși structura este pârghie singură armată, dar pentru calculul formulei Arhimede lungimea fiecărui umăr este luat din punctul de sprijin la punctul de aplicare a forței. Astfel, mai aproape de punctul de sprijin este de încărcare și mai departe de punctul de forță aplicată a suportului, cu atât mai puțin forța este necesară pentru echilibrarea sarcinii.

simplă pârghie prima și a doua tipuri sunt un detaliu important al setului de mai multe mecanisme de milenii. Cu toate acestea, oportunitățile lor au fost limitate. În cazul în care punctul de sprijin despre care Arhimede a exclamat, în vise inversoare Pământ, de multe ori găsi dificil, lungimea brațului este o problemă mult mai mare.

Paddle, de asemenea, funcționează pe principiul pârghiei: mai puțin efort pe brațul lung al mânerului de vasla, vâslașii sunt mai mari efort pe termen scurt.

Produce bare întreaga lungime suficientă pot fi realizate din lemn sau metal, dar în cazul unui trunchi de copac înălțime este limitată și metal prea lung grinzi se cântăresc atât de mult încât să complice crearea de mecanismul Rychagova. În plus, creșterea în putere atunci când se utilizează levierul este compensat de o pierdere în regiune la care sarcina se poate deplasa. Justificarea matematică pentru acest fenomen a fost făcut în Evul Mediu, folosind mecanica newtoniană.

Conform legii de conservare a energiei, energia mecanică totală a unui sistem închis de corpuri, între care există doar forțe conservatoare, rămâne constantă. Acest lucru înseamnă că, pentru a menține echilibrul pârghie de putere atașat la diferite de umeri, trebuie să efectueze o muncă egală. Prin creșterea raportului dintre lungimea brațului de aplicare a forței și lungimea umărului de aplicare a sarcinii crește câștigul în putere, dar, de asemenea, crește distanța care este necesară pentru a depăși.

Cu toate acestea, în unele cazuri, pierderea în depărtare se poate transforma în jurul valorii de și de a câștiga. Astfel aranjate, de exemplu, cumpănă. O găleată cu apă pe coarda fixată pe brațul lung al bara transversală și forța aplicată la umăr este mult mai scurt. Ca urmare a mișcării brațului scurt de o mică distanță face posibilă pentru a trage cupa dintr-un puț adânc și ridicați-l destul de mare.

Cu toate acestea, brațul lungime și pierderea în depărtare a fost o limitare semnificativă pentru crearea unor mecanisme care să dezvolte forțe care sunt suficiente pentru a aborda problemele de inginerie din ce în ce mai complexe. Și în 1773 după două milenii după ce Arhimede a făcut calculele sale, un inginer scoțian și inventator Dzheyms Uatt a propus ideea unui braț compozit, în care un număr de pârghii sunt conectate între ele, mărind forța produsă. Forța de ieșire a primului braț forță este de intrare pentru a doua și așa mai departe. E. În cazul în care sistemul are mai mult de două efectul de levier.

Cu toate acestea, Watt nu se poate considera pe deplin inventatorul pârghiei compozit.

operațiune militară pe calea ferată în timpul Războiului Civil din Statele Unite. Cu ajutorul pârghiilor lucrătorilor demontate șine.

Chiar și în VI. popoarele nomade din Asia Centrală a folosit un design similar pentru a crea un foarte puternic arcuri curbate. Săgeți trase de această armă a străpuns armura, deoarece capetele îndoite ale prova arcaș a crescut în mod semnificativ forța aplicată la șirul. Dar a fost Watt a dat prima evaluare numerică a eficacității compusului pârghiei.

efect mecanic caracteristic numerică prin utilizarea unui raport de pârghie, care arată corelația dintre sarcina și forța aplicată. Cu cat valoarea devine, curba, pârghia are un efect mai mare. Într-un sistem format din două sau mai multe pârghii, raportul de transmisie este produsul dintre rapoartele de transmisie de levier în cadrul sistemului. Această formulă este valabilă pentru orice număr de link-uri de lanț.

Desigur, descoperirea formulei valorilor de transmisie nu poate, în sine, rezolva orice problemă de inginerie. Cu toate acestea, modelul matematic pentru a demonstra că efectul de levier oferă posibilitatea de a dezvolta orice efort pentru a deveni ingineri mecanici fel de punct de sprijin. Cele mai multe mecanisme de om, bazate pe utilizarea efectului de levier și simplu compus. Prin urmare, se poate spune cu siguranță că pârghia, bazându-se pe ingeniozitatea omului vechi, care a luat un băț și restudy cu ea o piatră grea, sa transformat într-adevăr Pământul și mecanicii de dezvoltare predeterminate.

G. Howard. Portretul James Watt. 1797

Cumpănă. Afișul din seria „istorie a serviciilor publice din New York.“

Cel mai scurt os scărița a corpului uman, transmiterea vibrațiilor timpanului la celulele sensibile ale urechii interne. Acesta funcționează ca o pârghie, crescând presiunea undelor sonore. La musculare prea puternic se aude osul scărița inversează, astfel încât raportul dintre lungimea brațelor de pârghie de schimbare os, iar câștigul de sunet scade.