6 개의 간단한 기계를 만드는 작업이 쉽

역사를 통해,인간 개발한 여러 가지 장치를 만들 작업이 훨씬 쉬워집니다. 의 가장 주목할만한 이들은”으로 알려진 여섯 가지 간단한 기계”:휠 차축,레버하는 경향이 비행기,풀리,나사,그리고 쐐기하지만,후자는 세 가지는 실제로 그냥 확장 또는 조합의 처음 세 가지입니다.,

기 때문에 작은 힘으로 정의에 작용하는 개체의 방향으로의 움직임,기계 작동 쉽게 수행하여 달성하고 하나 또는 다음과 같은 기능에 따라,제퍼슨 연구소:

• 전송에 힘을 한 장소에서 다른 장소로,
• 변경하는 방향으로의 힘,
• 증가하는 크기의 힘, 또
• 의 거리를 증가 또는 속도의 힘입니다.

간단한 기계는 작업을 쉽게하는 움직이는 부품이 없거나 거의 없습니다., 오늘날의 복잡한 도구의 대부분은 단지 조합 또는 여섯 간단한 기계의 더 복잡한 형태이다,볼더 콜로라도 대학에 따르면. 예를 들어,우리는 첨부 장 핸들 샤프트를 자아틀,사용하거나 차단 및 해결을 끌어드 램프. 이 기계들은 단순 해 보일지 모르지만,우리가 그들 없이는 결코 할 수 없었던 많은 일을 할 수있는 수단을 계속 제공합니다.

휠과 액슬

휠은 세계 역사상 가장 중요한 발명품 중 하나로 간주됩니다. “주전 3500 년에 바퀴가 발명되기 전에., 인간이 심하게 제한에서는 얼마나 많은 물건을 우리가 수송을 통해 토지,그리고 어떻게,”쓴 나탈리 Wolchover 서 라이브 과학 기사에서”최고 10 발명품을 변경했다.””바퀴 손수레 촉진 농업과 상업용하여 상품의 운송하고 시장에서뿐만 아니라 완화 부담을 여행하는 사람들의 큰 거리가 있습니다.”

휠은 물체가 표면 위로 움직일 때 발생하는 마찰을 크게 줄입니다., “넣으면 파일을 캐비닛에 작은 손수레 바퀴와 함께,당신은 크게 줄일 수 있습 강제 적용해야 하는 이 장과 함께 일정한 속도에 따르면”,University of Tennessee.

그의 책에서”고대 과학기:사-A.D.500″(레 스티븐스,2010),찰리 쓰기 사무엘,”부분에서 세상의 무거운 물건 등과 같은 바위와 보트에 이동되었을 사용하여 로그 롤러가 있습니다. 물체가 앞으로 나아갈 때,롤러는 뒤에서 가져 와서 앞에서 교체되었습니다.”이것은 바퀴 개발의 첫 걸음이었습니다.,그러나 위대한 혁신은 차축에 바퀴를 장착하는 데있었습니다. 휠은 베어링에 의해지지되는 차축에 부착 될 수도 있고,차축에 대해 자유롭게 회전하도록 만들 수도 있습니다. 이로 인해 카트,마차 및 전차가 개발되었습니다. 사무엘스에 따르면 고고학자들은 차축에서 회전하는 바퀴의 개발을 상대적으로 진보 된 문명의 지표로 사용합니다. 차축에 바퀴가 달린 최초의 증거는 수메르 인들에 의해 기원전 약 3200 년입니다. 중국인은 주전 2800 년에 독립적으로 바퀴를 발명했습니다.,

힘 승수

이외에 마찰을 감소시키고,이륜과 차축으로 사용할 수 있습니다 힘 승수에 따르면,과학 퀘스트에서 Wiley. 면 휠에 첨부된 차축,그리고 힘을 사용하여 바깥 쪽,두 개의 회전 가능한 원을 각,회전력,토크,압축보다 훨씬 큰 힘에 적용되는 림의 바퀴입니다. 또는 유사한 효과를 얻기 위해 긴 핸들을 차축에 부착 할 수 있습니다.

다른 5 개의 기계는 모두 인간이 물체에 가해지는 힘을 증가 및/또는 리디렉션하는 데 도움이됩니다., 에서 그들의 책”이동하는 큰 것”(그것은”시간에 대해,2009),닛 L.Kolodner 와 그녀의 공동 저자 쓰고,”기계공 기계적인 활용에 도움이 이동 객체입니다. 기계적 이점은 힘과 거리 사이의 절충입니다.”다음의 토론 간단한 기계는 증가에 적용되는 힘이 그들의 입에,우리는 무시할 것이의 마찰력을이기 때문에,대부분의 경우 마찰력이 매우 작은 비교를 입력 및 출력에 힘에 참여합니다.거리에서 힘이 가해지면 작업을 생성합니다., 수학적으로,이것은 표현으로 W=F×D. 예를 들어,리프트의 개체,우리는 해야 할 일을 극복하기 힘이 중력 때문에 이동 객체 상승. 두 배나 무거운 물체를 들어 올리려면 같은 거리를 들어 올리는 데 두 배의 작업이 필요합니다. 또한 동일한 물체를 두 번 멀리 들어 올리려면 두 배의 작업이 필요합니다. 로 표시하여 수학,의 주요 장점은 기계는 그들이 할 수 있는 동일한 금액의 일을 적용하여 적은 양의 힘을 더 거리입니다.

레버

“나에게 레버를 장소를 스탠드,그리고 나는”ll 세계 이동.”이 자랑스러운 주장은 3 세기 그리스 철학자,수학자 및 발명가 아르키메데스에 기인합니다. 그것은 약간의 과장일지도 모르지만,적어도 비 유적으로 세계를 움직이는 레버리지의 힘을 표현합니다.,

천재 아르키메데스를 실현을 달성하기 위해서는 동일한 금액 또는 일 중 하나 만들 수 있는 사이에 힘의 거리를 사용하여 레버입니다. 그의 율법을 레버의 상태,”크기의 균형을 거리에서 상호 비례하여 그들의 무게에 따르면”,”아르키메데스의 21 세기에,”가상 책 크리스 Rorres 에서 뉴욕대학교 등이 있습니다.

레버는 긴 빔과 지렛대 또는 피벗으로 구성됩니다. 레버의 기계적 이점은 지렛대의 양쪽에있는 보의 길이의 비율에 따라 달라집니다.,예를 들어 100 파운드를 들어 올리고 싶다고 가정 해보십시오. (45 킬로그램)지상에서 2 피트(61 센티미터)떨어져 무게. 우리는 100 파운드를 발휘할 수 있습니다. 의 힘에서 체중에 위쪽 방향에 대한의 거리에 2 개 발,그리고 우리는 200 파운드-피트(271 뉴턴 미터)의 작동합니다. 그러나,만약 우리가 사용하는 30-foot(9m)레버와 한쪽 끝에서 중량과 1-foot(30.5cm)받침 아래에 배치 빔 10ft(3m)무게에서,우리는 것을 아래로 밀어 다른 쪽 끝에서 50lbs. 몸무게를 들어 올리는 힘(23kg). 그러나 우리는 레버의 끝을 4 피트 아래로 밀어야 할 것입니다(1.,2m)무게를 들어 올리기 위해 2 피트. 우리가 만든 거래서 우리는 두 배로 거리를 이동하는 레버는,그러나 우리는 감소의 필요한 힘이 절반으로 하기 위해서 같은 양의 작동합니다.

경기

경사면은 단순히 평평한 표면에서 발생하는 각도로럼 램프. 에 따르면 밥 윌리엄스,교수학과 기계공학에서 러스 대학의 공학 기술에서 오하이오 대학교,경사면은 방법이 드는 부하가 있는 것이 너무 무거 리프트 똑바로입니다., 각도(경사면의 가파름)는 무게를 높이기 위해 얼마나 많은 노력이 필요한지를 결정합니다. 경사로가 가파르면할수록 더 많은 노력이 필요합니다. 즉,우리가 100 파운드를 들어 올리면. 무게 2 피트 그것을 4 피트 경사로 위로 굴려서,우리는 이동해야하는 거리를 두 배로 늘리면서 필요한 힘을 절반으로 줄입니다. 8 피트(2.4 미터)의 경사로를 사용한다면 필요한 힘을 25 파운드 만 줄일 수 있습니다. (11.3 킬로그램).

풀리

우리가 같은 100-lb 를 들어 올리려면. 무게 밧줄로 무게 위의 빔에 도르래를 부착 할 수있었습니다., 이것은 우리가 밧줄에 위로 대신에 아래로 당길 수있게 할 것이지만,여전히 100 파운드가 필요합니다. 힘의. 그러나,만약 우리가 사용하는 두 개의 폴리—중 하나에 연결된 오버헤드는 광선,그리고 다른 부착된 무게가 있고 우리가 한쪽 끝을 연결의 로프,빔 실행을 통해 그것 폴리에 체중을 통해 다음 폴리에,빔 우리는 것만 당겨야 하고 로프에 50lbs. 우리가 무게를 2 피트 들어 올리기 위해 밧줄을 4 피트 당겨야 할 것이지만,무게를 들어 올리는 힘의. 다시 말하지만,우리는 감소 된 힘에 대해 증가 된 거리를 거래했습니다.,더 먼 거리에서 더 적은 힘을 사용하고 싶다면 블록과 태클을 사용할 수 있습니다. 에 따라 코스 자료에서 사우스캐롤라이나대학교,”차단 및 해결의 조합이 풀리는 양을 감소하는 데 필요한 힘 리프트 무언가이다. 트레이드 오프는 같은 거리를 무언가를 움직이기 위해 블록과 태클에 더 긴 길이의 로프가 필요하다는 것입니다.”

도르래만큼 간단하지만,그들은 여전히 가장 진보 된 새로운 기계에서 사용을 찾고 있습니다., 예를 들어,Hangprinter,3D 프린터를 구축할 수 있는 가구-크기의 객체 사용 시스템의 전선과 컴퓨터 제어 폴리에 고정하여 벽,바닥,천장이 있습니다.

나사

“나사 길이는 기본적으로 경사면 주위를 감싸는 샤프트,그래서 그것의 기계용 접근 할 수 있습니다 같은 방식으로 경사에 따르면”HyperPhysics,웹사이트에 의해 생성 조지아 주립대학교 등이 있습니다. 많은 장치가 나사를 사용하여 나사를 돌리는 데 사용되는 힘보다 훨씬 큰 힘을 발휘합니다., 이러한 장치에는 자동차 바퀴의 벤치 바이스 및 러그 너트가 포함됩니다. 이들은 이제 기계적 장점에서뿐만 아니라 나사 자체뿐만 아니라,많은 경우에,에서 활용의 긴 손잡이를 사용하여 나사를 돌려.

웨지

에 따르면 New Mexico Institute of Mining and Technology,”웨지는 이동하는 경향이 비행기는 아래에 로드하기,리프트 또는 부하를 분할 또는 별개입니다.,”더 이상,얇은 웨지에게 더 많은 기계적인용 보다 짧은,더 넓은 쐐기하지만,웨지 않는 다른 무언가:주요 기능의 웨지은 방향을 변경하는 입력의 힘입니다. 는 경우,예를 들어,우리가 원하는 분할 로그,우리가 할 수 있습 드라이브 웨지 아래로 로그의 끝에 큰 힘을 사용하여 망치와 웨지로 리디렉션합니다 이 힘은 외적을 일으키는 나무를 분할됩니다. 또 다른 예는 문는 힘을 사용하여 밀어 밑에 그것의 가장자리에 문에 전송 하락의 결과로,마찰력을 저항하는 슬라이딩다.,

추가적인 보고를 통해 찰스 Q. 최,라이브 과학자

추가적인 자원

• John H.Lienhard 학 명예 교수,기계공학과 역사의 대학에서 휴스턴,걸리는”또 다른 모습을 본 발명의 바퀴입니다.”
• 오하이오 주 콜럼버스에있는 과학 및 산업 센터는 간단한 기계에 대한 대화식 설명을 가지고 있습니다.
• 조지아 주립 대학에서 제작 한 웹 사이트 인 HyperPhysics 는 6 개의 간단한 기계에 대한 설명을 설명했습니다.,

시카고의 과학 산업 박물관에서 간단한 기계와 관련된 재미있는 활동을 찾아보십시오.

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