الدرس الثاني: الآلات البسيطة (٢)
انظر إلى الشكل: حين تجمع آلتين أو أكثر، تحصل على آلة مركبة مثل المصعد الذي يرفع الأحمال ببكرات متعددة. الوتد سطح مائل يقطع الأجسام كالسكين، والبرغي سطح مائل يلتف حول أسطوانة يغير اتجاه القوة ويدور بالمفك. أجب عن سؤال التصنيف في أسفل الصفحة بتفكيرك في كيفية عمل المقص.
الآلات البسيطة أدوات تسهل إنجاز الشغل بتغيير مقدار القوة أو اتجاهها. تقوم الفكرة على استخدام أداة لتخفيف الجهد المبذول لرفع أو تحريك الأشياء الثقيلة. ومن أمثلة الآلات البسيطة الرافعة والمستوى المائل والوتد والبرغي، حيث يساعد الوتد في تقطيع الأخشاب وفتح الأجسام بسهولة، بينما يغير البرغي اتجاه القوة لتسهيل التثبيت.
الفكرة الأساسية
الآلات البسيطة أدوات تستعمل لتغيير مقدار القوة اللازمة لإنجاز الشغل واتجاهها لتجعل العمل أسهل.
الشرح
نستعمل الآلات البسيطة في حياتنا اليومية لتسهيل الأعمال الثقيلة. الآلة البسيطة أداة تؤدي إلى تغيير مقدار القوة المطلوبة واتجاهها لإنجاز الشغل. هناك عدة أنواع من الآلات البسيطة منها السطح المائل والرافعة والوتد والبرغي. السطح المائل يقلل القوة اللازمة لرفع الأجسام مقارنة برفعها رأسياً. الوتد سطح مائل يستخدم لفصل جسمين أو قطع الخشب. البرغي سطح مائل يلتف حول أسطوانة، يغير اتجاه القوة المبذولة لتوفير قوة إضافية وتثبيت الأشياء.
مثال محلول خطوة بخطوة
إذا كان طول ذراع القوة يساوي ٣ أمتار وطول ذراع المقاومة يساوي متراً واحداً، فما الفائدة الآلية؟ الفائدة الآلية تساوي طول ذراع القوة مقسوماً على طول ذراع المقاومة. نقسم ٣ على ١ فيكون الناتج ٣. هذا يعني أن الآلة تضاعف القوة ثلاث مرات لتسهيل رفع الحمل.
أخطاء شائعة
الظن بأن الآلات البسيطة توفر طاقة جديدة، بينما هي في الواقع تسهل الشغل بتغيير مقدار القوة أو اتجاهها دون أن تغير كمية الشغل الكلية. خطأ آخر هو الخلط بين ذراع القوة وذراع المقاومة في المسائل.
سؤالان للتدريب مع الإجابة
السؤال الأول: ما السطح المائل الذي يلتف حول أسطوانة؟ الإجابة: البرغي. السؤال الثاني: ما الفائدة الآلية لرافعة طول ذراع القوة فيها ٤ أمتار وطول ذراع المقاومة متران؟ الإجابة: نقسم ٤ على ٢ فيكون الناتج ٢.