소개/동기
는 당신의 학생들이 진정으로 즐길 수 있을 들거나 무거운 물체를 움직이는? 이러한 격렬한 일을 우리의 에너지 소비,종종 떠나 저희에게 감각을 매우 지치고 피곤하고,때로는 부상을 입으면 우리는 리프트 또는 이동 객체를 잘못. 이러한 불행한 결과를 정확하게 왜 엔지니어는 지속적으로 방법을 생각하고 우리가 할 수 있는 일을 쉽게 할 수 있도록 우리는 작업을 더 똑똑하고 더 어렵지 않습니다. 엔지니어가이를 달성하는 한 가지 방법은 작업을보다 쉽고 효율적으로 만드는 데 도움이되는 기계를 설계하는 것입니다., 더 구체적으로 모든 기계는 오늘을 구성되어 있는 하나 이상의 알려진 간단한 기계—기본 구성 요소의 모든 기계적인 기계입니다. 이 단원에서는 이러한 유용한 장치 중 세 가지,즉 경사면,쐐기 및 나사를 자세히 연구 할 것입니다. 엔지니어는이 세 가지 간단한 기계 각각을 다른 목적으로 사용하지만 모두 동일한 기계 원리로 작동합니다.
하기 전에 우리는 더 많은,우리가 필요 간략의 필수 원리에 대한 간단한 기계(는 것을 증명하는 경우에 특히 유용 공부하는 각 개별 시스템)., 가장 중요한 사실은 간단한 컴퓨터지의 양을 변경 작업을 수행,만 방식에서는 작업이 수행됩니다. 보자의 정의에서 작동하는 것으로 정의됩 제품의 힘이고 거리와 기록 수학적으로.
이후의 금액을 수행할 작업을 변경하지 않습에 대한 특정한 기계,이 값을 가하지 않은 상태로 남아 있습니다. 그러나 힘과 거리 모두 실제로 바뀔 수 있습니다., 간단한 기계 자주 달성하는 작업은 다르게 적용하여 입력,또는 노력을 통해 더 먼 거리에서 순서를 쉽게 작업을 수행합니다. 즉,작업을 수행하는 데 필요한 힘의 양을 줄이기 위해 거리를 비례하여 늘려야합니다. 예를 들어,엔지니어가 작업의 가치가 20 줄 할 필요가 엠마 가정 해 봅시다. 그녀는 여러 가지 방법으로 이것을 성취 할 수 있으며,그 중 하나는 1 미터 거리에서 20 뉴턴의 힘을 발휘하는 것입니다. 그러나,더 쉬운 방법은 10 미터의 거리에 단순한 2 뉴턴 힘의 적용을 포함 할 수있다., 어느 경우에,마지 않는 동일한 금액의 일;그러나,그것은 훨씬 더 쉽게 그녀를 위해 이것을 달성하를 적용하여 적은 힘을 더 거리입니다. 그림 2 는 어떻게 동일한 작업량을 수행 할 수 있습에서 많은 다른 방법이 있지만,어떤 방법으로 쉽게 또는 더욱 효율적으로 다른 사람보다. 이것은 기계를 사용할 때의 경우입니다.
경기
경사면(그림 3 참조)는 아마도 가장 오래되고 가장 기초적인 간단한 기계에 알려 엔지니어 있습니다. 사실,여러분 중 많은 사람들이 아마도 기울어 진 표면이 아마도”기계로 분류 될 수있는 방법을 궁금해하고 있습니다.”그럼에도 불구하고,이 장치는 엔지니어들의 특별한 능력을 무거운 물건을 들어 올리를 더 높은 위치습니다.
키 여기에 아이디어는 더 적은 노력이 필요한 경우에는 부하를 통해 전송되는 긴 램프 또는 경향이 경로,반대로 들은 그것을 통해 직접 수직 경로입니다. 예를 들어,당신은 발견 할 수 있습니다 어떻게 이삿짐을 이동하는 아주 무거운 물체 등으로 피아노로,다시는 그들의 움직이는 트럭입니다. 분명히,그들은 쉽게 할 수 있는 리프트 무거운 가구까지 직접으로 다시 자신의 트럭입니다., 대신,그들은 긴 경사로 또는 경사면을 사용하여 작업을 완료합니다. 이는 아이디어가 사용되었에 의해 오래 전에 고대 이집트인:들이 사용하는 경향이 비행기와 인간의 힘을 건립하는 기념비적인 구조는 놀라운이다. 오늘날에도 엔지니어들은 겉으로보기에는 불가능한 작업을 수행하기 위해 다른 많은 응용 분야에서 경사면을 사용합니다. 이러한 몇 가지 예로는 휠체어 램프,에스컬레이터,계단,고속도로와도 하이킹 코스는 모두에 의존하는 경향이 비행기는 수단으로 상승의 무거운 물체를 더 쉽게입니다.,무거운 물체를 들어 올리는 것 외에도 엔지니어는 가능한 한 적은 노력으로 재료를 쪼개거나 분리하는 데 관심이 있습니다. 이 경우 엔지니어의 사용을 이용 쐐기록과 같은 작업을 마 장작,종이 절단 및 깎고 우리의 야드는 훨씬 쉽게 이루어집니다. 웨지,그림 4 에 도시 된 바와 같이,간단한 기계를 할 수 있는 약간의 변형이는 경향이 비행기 때문에 그것은 두 가지의 경사면 설정이다. 결과적으로 한쪽 끝이 다른 쪽보다 두꺼워서 날카로운 절삭 날이 형성됩니다.,
는 동안 그것은 사실이다 쐐기와 매우 유사하는 경향이 비행기를 물리적으로,엔지니어들이 이 기계를 사용하는 약간 다른 목적이 있습니다. 경사기 기능을 운송업체를 통해 정지 표면 웨지 그 자체로 이동할 수 있습기 위해 이동하거나 객체입니다., 따라서,쐐기는 본질적으로 운동 경 사진 평면이다. 쐐기가 움직일 때,전진 힘은 재료를 분리하거나 분할하는 데 사용되는 외측 또는 이별 힘으로 변환됩니다.
에도 웨지하는 데 사용될 수도 있습 리프트 또는 이동 객체를 짧은 거리,역사를 통해 그것은 주로로 활용 가치있는 절단 장치입니다. 도끼는 일을 더 쉽게하기 위해 쐐기가 어떻게 사용되는지에 대한 고전적인 예입니다. 나무를 자르거나 도끼없이 나무를 자르는 것이 얼마나 힘든지 상상할 수 있습니까?, 반대 방향으로 목재 조각을 당기는 남자들 중 가장 강한 사람조차도 자질구레 한 일을 완성 할 수 없었습니다. 그러나 일반적으로 도끼의 한 무거운 스윙은 약간의 노력으로 위업을 성취 할 것입니다.
이외에 도끼,친숙한 도구와 같은 칼을 삽,쟁기,가위 모든 활용 쐐기하기 위해 쉽게 분리 바인딩 소재입니다. 쐐기가 직장에있는 다른 장치를 생각할 수 있습니까? 가끔 그것을 파악하기가 어렵 웨지에서 다양한 엔지니어링 디자인은 오늘날 때문에 많은 다른 모습 그것이있을 수 있습니다., 그것은 흥미로운,그러나 우리가 깨닫는 쐐기에서 찾을 수 있습으로 많은 익숙하지 않은 장소와 같은 선박의 선체,비행기 날개,그리고 심지어는 우리의 앞!
나사
하는 동안 모든 여섯 가지 간단한 컴퓨터가 자신의 고유한 품질만 나사를 변환 할 수 있는 회전력으로 유리한 선형 힘입니다. 이 특성은 많은 엔지니어링 어플리케이션 회전 운동의 노력을 수행하는 데 사용할 수 있는 작업처럼,제트 엔진입니다., 와 유사한 웨지,스크루(그림 5 참조)도 밀접하게 관련된 경향이 비행기 때문에 그것이 실제로 구성되어의 경사면 주위를 감싸는 실린더입니다. 일반적으로 나사산이라고하는 원통형 표면 주위의 나선형 모서리는 나사에 작업을 수행 할 수있는 능력을 부여합니다.
이후로 엔지니어를 적용할 수 있는 기기를 두 가지 다른 관련이 없는 응용 프로그램,나사는 두 개의 일반적 분류:잠금 스크류 드는 나사입니다. 재료를 절단하고 분리 할 수있는 기능으로 설계된 쐐기와는 대조적으로 고정 나사는 두 개의 재료를 함께 고정하고 결합하는 데 사용됩니다. 나사의 이 유형에는 보통 함께 결합되는 부속으로 자르는 예리한 실이 있습니다. 재료는 결국 압착되어 나사의 머리와 그 나사산 사이에 함께 고정됩니다., 반면에 거친 스레드의 마찰은 시간이 지남에 따라 나사가 느슨해지지 않도록합니다.리프팅 스크류는 주로 스크류의 축과 평행 한 방향으로 질량을 들어 올리거나 움직이기 위해 설계된 다른 유형의 스크류입니다. 리프팅 스크류는 하중을 짧은 거리만큼 전진시키기 위해 여러 번 회전해야하기 때문에 도움을 받아 작업이 더 쉬워집니다. 시각화하기 어려울 수도 있지만 리프팅 나사의 훌륭한 예는 소형 항공기 또는 보트에서 발견되는 일반적인 프로펠러입니다., 면 프로펠러가 회전하에 의해 회전력을 제공하여 엔진,선형 힘이 만들어를 따라 회전 축을 생산하는 추력이다. 항공 엔지니어들은 또한이 도구가 헬리콥터 로터 및 제트 엔진에도 매우 유익하다는 것을 발견했습니다.
외에도 프로펠러,나선형 계단,너트와 볼트,woodscrew,송곳 드릴 비트,벌레 기어 및 윈도의 좋은 예는 어떻게 나사에 적용되는 많은 도움이 되는 엔지니어링 시스템 오늘입니다.