machines et outils simples - Expliquer que Stuff
Je t est construit pour durer toute une vie, vous-littéralement. Mais si le corps humain est l'outil le plus étonnant à votre disposition, il a souvent besoin d'un coup de main. Outils en métal. bois. et le travail plastique comme des extensions de votre corps, vous faire sentir plus fort et vous aider à travailler plus rapidement et plus efficacement. Dans le domaine scientifique, des outils comme celui-ci sont appelés machines simples. Et bien que vous pourriez penser qu'il ya une grande différence entre une minuscule clé et un énorme grand earthmover, exactement la même physique est à l'œuvre dans les deux. Jetons un coup d'oeil de plus près des outils et des machines et comment ils fonctionnent!
Photo: Cette pelle hydraulique utilise une collection de machines simples (roues, essieux et leviers) pour amplifier la force de son conducteur peut exercer.
Qu'est-ce qu'une machine?
Photo: Punaises (parfois appelés punaises) sont un peu comme des clous avec des marteaux intégrés. Lorsque vous appuyez sur la grande, la tête aplatie, la force que vous appliquez (à la grande extrémité aplatie) est effectivement magnifié parce qu'elle est concentrée dans une zone beaucoup plus petite à la tête minuscule épingle. Selon la science, même Punaises sont des machines simples.
Lorsque vous entendez le mot « machine », vous pensez probablement de quelque chose comme un bulldozer ou d'une locomotive à vapeur. Mais dans la science, une machine est tout ce qui fait une plus grande force. Donc, un marteau est une machine. Un couteau et fourchette sont une paire de machines. Et même un fouet d'oeuf est une machine. Toutes ces machines ont une chose en commun: lorsque vous appliquez une force pour eux, ils augmentent sa taille et d'appliquer une plus grande force ailleurs. Vous ne pouvez pas couper la viande avec la main seule, mais si vous poussez vers le bas sur un couteau, le long manche et la lame aiguisée magnifier la force que vous appliquez avec votre main et les tranches de viande sans effort. Lorsque vous martelez un clou avec un marteau, la poignée augmente la force que vous appliquez. Et parce que la tête du marteau est plus grand que la tête de l'ongle, la force que vous appliquez est exercée sur une surface plus petite avec beaucoup plus de pression et le clou pénètre facilement dans le bois. Essayez de pousser un clou avec votre doigt et vous apprécierez l'avantage d'un marteau vous donne.
Il existe cinq types principaux de machine simple: des leviers, des roues et des essieux (qui comptent pour un), des poulies, des rampes et des cales (qui comptent aussi comme un), et des vis. Regardons de plus près.
Avec un long levier, vous pouvez exercer beaucoup d'effet de levier. Lorsque vous utilisez une hache ou une clé, la poignée à long aide à amplifier la force que vous pouvez appliquer. Plus la poignée, plus l'effet de levier que vous obtenez. Ainsi, une clé à long manche est toujours plus facile à utiliser que un manche court. Et si vous ne pouvez pas bouger un écrou ou boulon avec une clé à court, essayez l'une avec un manche plus long.
Types de levier
Sont tout autour Manettes de nous. Marteaux, des haches, des pinces, des couteaux, tournevis, clés, ciseaux toutes ces choses contiennent des leviers. Chacun d'entre eux donnent un effet de levier, mais pas tous fonctionnent de la même façon. Il y a en fait trois types différents de leviers (parfois appelés classes).
leviers de classe 1
leviers de classe 2
Un levier de classe 2 est disposée d'une manière légèrement différente, avec le point d'appui à une extrémité. Vous appliquez la force à l'autre extrémité et la force que vous produisez est au milieu. Casse-noisettes, ail, et brouettes sont tous des exemples de leviers de classe 2:
leviers de classe 3
Stylos sont des leviers de classe 3 trop: en les faisant pivoter sur nos mains et en les tenant au milieu, nous obtenons beaucoup plus de contrôle sur la pointe ou bille.
Roues et essieux
L'invention de la roue et l'axe (la tige autour de laquelle une roue tourne), il y a environ 5500 ans au Moyen-Orient, a révolutionné le transport et progressivement apporté d'énormes changements à la société, mais ce qui a rendu si spécial? Il est plus facile de pousser un chariot chargé d'une lourde boîte que de pousser la même boîte sur le sol parce que les roues et les essieux du chariot réduisent la friction et fournissent un effet de levier. Vous pouvez savoir comment dans notre article principal sur le fonctionnement des roues.
Oeuvre: Une roue peut fonctionner soit comme un multiplicateur de force ou d'un multiplicateur de vitesse (mais pas les deux en même temps). Si vous activez l'extérieur (jante) d'une roue, l'essieu au centre tourne avec moins de vitesse mais plus de force, de sorte que la roue fonctionne comme un multiplicateur de force. Si vous mettez à la place de l'axe (comme une voiture fait), la roue devient un multiplicateur de vitesse. L'axe tourne à une courte distance (flèche bleue), mais l'effet de levier de la roue, la jante externe tourne beaucoup plus loin (flèche rouge) dans le même temps. Voilà comment un roue vous aide à aller plus vite.
Les grandes roues sont utilisés pour multiplier la force par d'autres moyens aussi. Pipes, par exemple, ont des roues appelées (ou robinets d'arrêt des vannes d'arrêt) montés sur eux. Lorsque vous tournez la jante extérieure d'un robinet d'arrêt, l'arbre intérieur tourne avec une plus grande force de sorte que le tuyau est plus facile à fermer. Volants fonctionnent de cette manière aussi. Un camion ou un autobus a souvent un plus grand volant d'une voiture, car il faut plus de force pour tourner ses roues. La plus grande roue donne au conducteur plus l'effet de levier.
Les roues peuvent se multiplier distance et de vitesse ainsi que la force. Les vélos ont de grandes roues alors ils vont plus vite. Lorsque vous pédalez, vous mettez à l'intérieur de la roue. Mais la jante extérieure tourne autour plus rapide et couvre plus de terrain de la roue, de sorte que votre pédalage a un effet beaucoup plus. roues de voitures fonctionnent de la même façon.
Brouettes combinent roues et leviers pour effet brillant. Brouette rend très facile à transporter une charge d'un endroit à un autre pour deux raisons. Tout d'abord, le long cadre agit comme un levier, de sorte que la charge est beaucoup plus facile à soulever. En second lieu, il est plus facile de pousser la charge à l'aide d'une brouette, car la seule friction entre la roue et l'essieu. Si vous avez poussé la charge sur la surface rugueuse du sol sans l'aide d'une brouette, la friction serait beaucoup plus grande.
Photo: Un engin est fabriqué à partir de deux ou plusieurs roues de tailles différentes avec des dents coupées en leurs bords pour assurer leur « maille » (tourner en même temps sans glissement).
Les engrenages sont des roues à dents qui peuvent augmenter la vitesse d'une machine ou sa force, mais pas les deux en même temps. Les vélos utilisent des engrenages dans les deux sens. Si vous voulez pédaler sur une colline, vous utilisez des engrenages pour augmenter votre force de sorte que vous n'avez pas à travailler si dur tout à fait, même si la prise est qu'ils réduisent votre vitesse en même temps. Si vous êtes en course le long d'une route droite, vous pouvez utiliser des engins pour augmenter votre vitesse, mais cette fois la prise est qu'ils vont réduire vos forces. Bien que ce n'est pas évident juste en les regardant, les engrenages fonctionnent exactement de la même manière que les leviers (comme roues font). Cela prend un peu d'expliquer que nous ne rentrerons pas dans plus de détails ici. Au lieu de cela, vous pouvez lire tout cela dans notre article engrenages.
Et des coins Rampes
Création: La tête d'une hache fonctionne comme une rampe. Quand il alimente en bois, le bois se démonte le long de la diagonale. Cela signifie que vous pouvez couper le bois en appliquant une force plus petite sur une plus grande distance. Si vous voulez tirer un journal à part avec vos mains nues, vous auriez besoin d'appliquer beaucoup plus de force (mais sur une distance beaucoup plus courte).
Si vous avez déjà tirer un bateau aidé de la mer, vous saurez qu'il est plus facile de le faire s'il y a une rampe sur le rivage. Au lieu de soulever le bateau à la verticale, vers le haut, vous pouvez l'obtenir de la mer avec une force beaucoup moins si vous montez la rampe. Vous utilisez moins de force, mais vous devez tirer le bateau une distance si vous utilisez plus la même quantité d'énergie dans chaque cas. RANDONNEURS utilisent parfois l'idée d'une rampe pour arriver au sommet d'une montée raide. Par zigzaguer d'un côté à l'autre du leur ascension, ils créent efficacement leur propre rampe. La colline devient moins raide, mais ils doivent marcher un peu plus loin pour arriver au sommet.
Les rampes sont parfois connues comme les avions ou les cales inclinées. La tête de hache est un coin de travail d'une manière différente. Une des forces de hache du bois en dehors de deux façons. La poignée fonctionne comme levier, amplifiant la force que vous appliquez. La lame en forme de coin concentre la force sur une zone plus petite, ce qui augmente la pression sur le bois et le diviser en morceaux. La lame d'un couteau fonctionne de la même manière.
Photo: Le fil en spirale sur un moyen de vis prend plus de temps pour l'enfoncer dans le bois, mais théoriquement-au moins-vous besoin moins d'effort. Les rainures aident également la vis de rester en place.
Une vis mord dans le bois lorsque vous tournez autour. Vous lisez souvent des livres scientifiques qui disent une vis est « comme une rampe enroulée autour d'un cercle », ce qui est assez déroutant et difficile à comprendre. Mais imaginez que vous êtes une fourmi et que vous voulez monter du fond d'une vis au sommet. Si vous montez verticalement vers le haut l'extérieur, vous allez une distance relativement courte mais il faut énormément de la force d'escalade. Si vous marchez le fil à vis, enroulement autour et autour, vous êtes vraiment marcher une sorte d'escalier d'une rampe en spirale enroulée autour d'un cercle. Oui, vous marchez beaucoup plus loin, mais il est beaucoup plus facile. Il y a une autre bonne chose au sujet d'une vis aussi: parce que la tête est plus grand que l'arbre en dessous, une vis fonctionne comme une roue (ou levier): chaque fois que vous tournez la tête, le point aiguisé sous les piqûres dans le bois avec plus de force. La conception conique (cône en forme), il est plus facile à conduire à la vis.
Les machines sont tout autour de nous!
C'est à peu près tout ce qu'il ya à la science des machines simples. Une fois que vous comprenez comment les machines fonctionnent, vous commencez à les voir partout. Même votre corps est emballé avec des machines. Votre squelette, par exemple, est un ensemble de leviers! Regardez autour de votre maison et de voir combien d'autres « machines simples » vous pouvez repérer. Vous serez étonné de voir combien il y a!