برر استعمال الالات البسيطة في الحياة اليومية

برر استعمال الالات البسيطة في الحياة اليومية

برر استعمال الالات البسيطة في الحياة اليومية

فوائد استعمال الالات البسيطة

بحث حول الالات البسيطة في الفيزياؤ

الالات البسيطة في الفيزياؤ للسنة الرابعة متوسط

الالات البسيطة pdf

مشروع عن الالات البسيطة

الالات البسيطة للسنة 4 متوسط

الالات البسيطة الرافعة

بحث حول الالات البسيطة للسنة 4 متوسط

رافعة

في الفيزياء، الرافعة هي أداة تستخدم عند محور أو نقطة ارتكاز مناسبة لمضاعفة القوة الميكانيكية التي يمكن تطبيقها على جسم آخر، ويوصف تأثير الرافعة بالميزة الميكانيكية. والرافعة هي آلة بسيطة.

أنواع الروافع[عدل]

روافع النــوع الأول: هي الروافع التي يقع محور ارتكازها بين القوة المؤثرة وبين المقاومة.

ومن الأمثلة على هذا النوع: المقص

روافع النوع الثاني: هي الروافع التي تقع نقطة مقاومتها بين محور الارتكاز والقوة المؤثرة.

ومن الأمثلة على هذا النوع: كسارة الجوز،عربة الحديقة

روافع النوع الثالث: هي الروافع التي تقع قوتها المؤثرة بين محور الارتكاز والمقاومة.

ومن الأمثلة على هذا النوع: الدباسة

بكرة[عدل]

البكرة هي جهاز ميكانيكي بشكل عجلة ويكون محيطها مجوف يلتف حوله حبل أو قابل أو حزام. تستخدم البكرات لتغيير اتجاه القوة (فيزياء)¦قوة المؤثرة، أو توصيل حركة تدويرية، أو وضع تفوق ميكانيكي في نظام تدويري أو خطي للحركة. نظام البكرة والحزام يوصف بكونه بكرتين أو أكثر مرتبطتين بحزام. يساعد هذا على إيصال القوة، أو السرعة عبر المحاور، وإن كانت البكرات ذات أحجام وأقطار مختلفة، تساعد أيضاً على تحقيق ربح ميكانيكي. تكون كفاءة أنظمة البكرة والحزام عالية جداً، بكفاءة قد تصل 98%.

أنظمة البكرة والحبل[عدل]

البكرة السهلة يمكن تشبيهها بوضع حبل حول شجرة. أنظمة البكرة والحبل (الحبل قد يكون خيط رفيع أو قابل قوي) يمكن وصفهم بصورة حبل واحد يوصل القوة الحركية الخطية إلى الحمل عن طريق بكرة واحدة أو أكثر من أجل رفع الثقل (عادة ضد الجاذبية). لا طالما تم ذكر هذا النظام تحت قائمة المكائن البسيطة. في نظام الحبل الواحد والبكرات، يكون الربح الميكانيكي (في الوضعية الكاملة) مساوي لعدد البكرات في النظام. إن تم استخدام بكرة واحدة فعادة ما تكون من أجل تغيير الإتجاه فقط. ولكن في الحقيقة، كلما زاد عدد البكرات في النظام، قلت كفاءته، وذلك بسبب الإحتكاك الذي تولده في النظام. لم يتم تدوين متى أو من طوّر أول بكرة، ولكن يُعتقد أن أرخميدس طور أول نظام بكرة "الثقل والمراوغة". كما هو مدون من قبل "بلوتارخ. بلوتارخ ذكر أن أرخميدس حرّك سفينة حربية كاملة مع رجالها باستخدام نظام بكرات معقد باستخدام قوته وحده فقط.

أنواع الأنظمة

بكرة ثابتة

بكرة متحركة

هناك العديد من الأنواع المختلفة لأنظمة البكرات:

النظام الثابت: أي أن للبكرة محور ثابت مركز في مكانه ولا يتحرك.

النظام المتحرك: أي أن البكرة لها محور حر يمكن أن يتحرك في الفراغ.

النظام المعقد: هو مجموع النظامين الثابت والمتحرك.

الثقل والمراوغة: هو نظام معقد للبكرات يتم فيه استخدام عدة بكرات على كل محور، لزيادة الربح الميكانيكي.

هنالك ستة أنواع أساسية من الآلات البسيطة: 

1- الرافعة .Lever

ومن الأمثلة على الروافع: العتلة , المقص , الزرّادية , الملقط .

2- البكرات Pulleys .

ومن الأمثلة عليها البكرة الثابتة والمتحركة.

3-السطح المائل Inclined Plane :

وهو سطح يميل عن الأفق بزاوية معينة اعتماداً على الارتفاع المطلوب.

4- العجلة والمحور The wheel and axle .

5- البرغي Screw .

6- الإسفين Wedge . 

:

عندما نستخدم الآلة فإننا نبذل جهداًه( ق ) للتغلب على مقاومة ( م ). ولما كانت معظم الآلات تستخدم لتوفير الجهد لذا لزم تعريف الفائدة الآلية على أنهاه (نسبة مضاعفة الآلة للقوة).

فعلى سبيل المثال استخدمت قوة مقدارها 100 نيوتن في التغلب على مقاومة مقدارها500 نيوتن.

مثال (1) : نظام البكرات الموضّح بالشكل : 

استخدم النظام الموضّح بالشكل قوة مقدارها 100 نيوتن لتحريك حمولة مقدارها 400 نيوتن.أحسب الفائدة؟

مثال (2) : سطح مائل استخدمت قوة موازية لسطحه تساوي 200 نيوتن لتحريك 1000 نيوتن إلى أعلاه .أحسب الفائدة؟

الوحدة الفيزيائية التي تقاس بها الفائدة؟؟ 

سؤال: هل تُستخدم آلات الفائدةُ فيها أقل من 1 ؟؟ فسّر؟؟ 

الكفاءة الآلية: 

تستخدم الآلات لجعل الشغل أسهل ولنقل الطاقة من مكان لآخر. وعند استخدام الآلة يبذل عليها شخص شغلاً يسمى الشغل المبذول ( شم)، ثم تقوم هذه الآلة بإنتاج شغل يسمى الشغل الناتج ه ( شن) وفي كل الحالات لا يمكن أن يكون الشغل الناتج مساوياً للشغل المبذول, بل يكون أقل منه.( علّل )، وتعتبر الآلة التي تنتج نفس الشغل الذي يبذل عليها آلة مثالية لا وجود لها.

ويعبّر عن الكفاءة الآلية : أنها ( النسبة بين الشغل الناتج والشغل المبذول ) وعادة يعبّر عنها بنسبة مئوية، وتكون عادة أقل من 100% . الآلات البسيطة

Simple Machines

ما هي الآلة البسيطة؟؟

التعريف : هي أداة صلبة تستعمل للقيام بأعمال مختلفة، وفيها تستخدم قوة عند نقطة معينة تسمى (الجهد) للتغلّب على قوة أخرى تؤثر عند نقطة أخرى مختلفة تسمى ( الحمولة ).

هنالك ستة أنواع أساسية من الآلات البسيطة:

1- الرافعة .Lever

ومن الأمثلة على الروافع: العتلة , المقص , الزرّادية , الملقط .

2- البكرات Pulleys .

ومن الأمثلة عليها البكرة الثابتة والمتحركة.

3-السطح المائل Inclined Plane :

وهو سطح يميل عن الأفق بزاوية معينة اعتماداً على الارتفاع المطلوب.

4- العجلة والمحور The wheel and axle .

5- البرغي Screw .

6- الإسفين Wedge .

ما هي فوائد استخدام الآلات 

1- توفير الجهد

2- تغيير اتجاه الشد أو اتجاه القوة "مثل حالة بكرة إلى اعلى" 

3- الدقة في أداء العمل مثل استخدام الملقط

4- تجنب تلويث الأيدي مثل استخدام الملقط لحمل قطعة صوديوم

1-  الرافعة في الفيزياء، الرافعة هي أداة تستخدم عند محور أو نقطة ارتكاز مناسبة لمضاعفة القوة الميكانيكية التي يمكن تطبيقها على جسم آخر، ويوصف تأثير الرافعة بالميزة الميكانيكية. والرافعة هي آلة بسيطة.

أنواع الروافع:

روافع النــوع الأول : 

هي الروافع التي يقع محور ارتكازها بين القوة المؤثرة وبين المقاومة.

ومن الأمثلة على هذا النوع: المقص

روافع النوع الثاني

هي الروافع التي تقع نقطة مقاومتها بين محور الارتكاز والقوة المؤثرة.

ومن الأمثلة على هذا النوع: كسارة الجوز، عربة الحديقة

روافع النوع الثالث

هي الروافع التي تقع قوتها المؤثرة بين محور الارتكاز والمقاومة.

ومن الأمثلة على هذا النوع: الدباسة

تعريف الآلات البسيطة 

هي آلات بسيطة في تركيبها حيث نطبق عليها قوة محركة من اجل رفع أو تحريك قوة مقاومة معينة 

البكرة

البكرة هي آلة بسيطة تثبت من مركزها في موضع معين ،وتدور حول هذا المركز تقوم برفع حمولة معينة عن طريق بذل جهد ويكون اتجاه الشد إلى الأسفل .

- البكرة المفردة Single Fixed Pulley 

هذه البكرة الموضحة بالشكل ادناه تكون مثبتة من مركزها , وتدور حول هذا المركز .وتقوم برفع حمولة مقدارها ( و ) عن طريق بذل جهد مقداره ( ق ) ويكون إتجاه الشد إلى أسفل .

وإذا كانت هناك قوة إحتكاك في البكرة ( ق ح ) فإنّ الجهد المبذول يجب أن يكون مساوياً لمجموع قوة الإحتكاك ووزن الجسم وبذلك يكون الجهد :

ق = و + ق ح 

و بجدر هنا الملاحظة؛ أن الحمولة أو الوزن معلق بحبل واحد فقط .وعندما تكون البكرة ملساء تماماً فإن : ق = و 

الأهداف للبكرة

1- أن يعرف الدارس أنواع البكرات : الثابتة والمتحركة .

2- أن يحسب القوة اللازمة في رفع جسم بإستخدام بكرة ثابتة .

3- أن يحسب القوة اللازمة في رفع جسم باستخدام بكرة متحركة .

4- أن يعرف أنظمة البكرات المختلفة .

5- أن يحسب الفائدة لأنظمة البكرات المختلفة .

6- أن يعدد ميزات إستخدام كل نوع من أنواع البكرات .

الرافعات البرجية

تعد الرافعات البرجية من أكثر الأدوات الشائعة الاستخدام في المواقع الإنشائية الكبيرة, حيث ما يصل ارتفاعها عادةً إلى مئات الأقدام في الهواء, كما بإمكانها أن تصل إلى الارتفاع المطلوب مهما كان بعده. وتعمد الطواقم الإنشائية إلى استخدام الرافعات البرجية لإيصال الفولاذ والبيتون والأدوات الضخمة كمشاعل الإستيلين والمولدات بالإضافة إلى تشكيلة واسعة من مواد البناء الأُخرى. 

وعند النظر إلى إحدى هذه الرافعات فلا بد لك من أن تتساءل عن السبب في عدم ميلانها إلى الأسفل وعن كيفية قدرة الذراع الطويل على حمل مثل هذه الأوزان بالإضافة إلى التساؤل عن كيفية عمل هذه الرافعات, إذ لا بد من وجود مادة معدة خصيصاً للقيام بهذه العمليات, الأمر الذي سنعمد إلى سنعمل على الإجابة عليه من خلال هذه المقالة بالإضافة إلى ذكر أمور تزيد عن هذه التساؤلات السابقة.

أجزاء الرافعة البرجية: 

تتألف كل الرافعات البرجية من نفس الأجزاء الرئيسية التالية: 

- القاعدة الرئيسية التي يتم تركيبها على أرضية بيتونية تعمل على دعم الرافعة. 

- تتألف القاعدة الرئيسية من السارية (أو البرج) التي تمنح الرافعة وزنها. 

- ترتبط بأعلى السارية وحدة الإدارة (الترس والمحرك) والتي تسمح لرافعة بالدوران. 

كما توجد ثلاثة أجزاء في أعلى وحدة الإدارة: 

- ذراع الرافعة الأفقي الطويل (أو الذراع العامل) الذي يعد الجزء الذي يحمل الثقل. ويمتد الحامل المتحرك (Trolley) على طول الذراع لنقل الوزن من وإلى خارج منتصف الرافعة. 

- الذراع الآلي الأفقي الأصغر الذي يحتوي على محركات الرافعة بالإضافة إلى الآلات الكهربائية وأوزان القاعدة البيتونية الكبيرة. 

- مركبة العمل. 

ويحتوي الذراع الآلي على المحرك الذي يعمل على رفع الثقل, بمشاركة الآلات الكهربائية التحكمية التي تقودها ولولب الكابلات كما يظهر في الصورة التالية: 

وتتمركز الآلات التي تقود وحدة الإدارة فوق وحدة (نقل الحركة الكبيرة). 

والآن سنعمل على استكشاف مقدار الوزن الذي تستطيع هذه الآلة على حمله. 

مقدار الوزن الذي تستطيع رفعه: 

تتمتع الرافعة البرجية النموذجية بالخصائص التالية: 

- يصل الارتفاع الأكبر غير المدعّم إلى 265 قدم (80 م). وتستطيع الرافعة أن تصل إلى ارتفاع أعلى بكثير من هذا الرقم إذا ما تمّ ربطها بالبناء حيث يرتفع البناء حول الرافعة. 

- يبلغ مقدار الوصول الأكبر إلى 230 قدم (70 م). 

- تصل قدرة الرفع الكبرى إلى 19.8 طن (18 طن قياسي متري), أو (300 طن- متر) (الطن المتري= 1 طن tonne). 

- يصل وزن المقاومة إلى 20 طن (16.3 طن متري). 

يبلغ مدى الثقل الأكبر الذي تستطيع الرافعة حمله إلى 18 طن متري (39.690 باوند), لكنها لا تستطيع رفع مثل هذا الوزن إذا تم وضع الثقل في نهاية الذراع العامل. إذ كلما كان الثقل أقرب إلى السارية كلما غدا في مقدور الرافعة أن ترفع الوزن بصورة أمينة وهذا ما تظهره نسبة الـ300 طن متري لك. فعلى سبيل المثال, إذا ما وضع العامل الميكانيكي الثقل على مسافة 30 متر (100 قدم) من السارية, سيغدو في مقدور الرافعة رفع ثقل أقصى يصل إلى 10.1 طن. 

وتستخدم الرافعة (مفتاحي تحديد) لتأمين عدم وصول ثقل (العامل الميكانيكي) إلى ما يزي عن الثقل الأعلى للرافعة: 

- يعمل مفتاح الثقل الأعلى على تفحّص سحب الكابل, كما يتأكد من عدم زيادة الوزن عن 18 طن. 

- ويعمل مفتاح (لحظة الثقل) على التأكد من عدم زيادة نسبة (الطن-متر) الخاصة بالرافعة عندما يتم تحريك الوزن عبر ذراع الرافعة. ويستطيع تركيب الرأس (القططي) الموجود في وحدة الإدارة على قياس حجم الانهيار في ذراع الرافعة بالإضافة إلى تحسّس حالات زيادة الثقل. 

من المؤكد أنّ هذه العملية ستشكّل مشكلة كبيرة إذا ما سقطت إحدى هذه الأشياء على موقع العمل. والآن سنعمل على استكشاف الأمر الذي يبقي هذه التركيب الضخمة في مكانها. 

كيف تنمو؟ 

تصل الرافعات البرجية في المواقع الإنشائية ضمن 10 إلى 12 عربة مقطورة ملحقة بجرّار. ويعمل الطاقم الإنشائي على استخدام رافعة متحركة من أجل تركيب الذراع والقسم الآلي, حيث يعملون على وضع هذه الأعضاء الأفقية على راسية مساحتها 40 قدم (12 م) تتألف من راسيتين. وبعد ذلك تعمل الرافعة المتحركة على إضافة هذه الأوزان المعاكسة (Counterweights). 

وعندما يتم الانتهاء من العمل في البناء ويحين الوقت لتفكيك الرافعة وإنزالها, يتم عكس العملية حيث يتم تفكيك السارية وبعد ذلك القطع الأصغر.

الملفاف

المِلْفَاف آلة تستخدم لرفع الأحمال. وهي تمثل إحدى الآلات الست البسيطة التي طورت قديمًا، وتُعدُّ من أهم الاختراعات في التاريخ. يتكون أبسط أنواع الملفاف من أسطوانة مثبتة على عجل بحيث تدوران على نفس المحور. والملفاف رافعة من الطراز الأول. انظر: الرافعة، الذراع. يمثل مركز الأسطوانة نقطة الارتكاز، ويمثل نصف قطر الأسطوانة ذراع الحمل. ويمثل نصف قطر العجل الذراع التي تؤثر عليه القوة. ويستخدم أحيانًا ذراع إدارة بدلاً عن العجل.

مزايا المِلْفَاف. تتمثل أهم مزايا الملفاف في قدرته على رفع أحمال ثقيلة بقليل من الجهد البشري. ويمكن تحديد النسبة بين الاثنين بالقانون: حاصل ضرب القوة في نصف قطر العجل يساوي حاصل ضرب الحمل في نصف قطر الأسطوانة. ولاختصار هذا القانون إلى معادلة، لنفترض أن ق يمثل القوة، و ن نصف قطر العجل، و ل الحمل، و ع نصف قطر الأسطوانة.

إذن: ق × ن = ل × ع

ل/ق = ن/ع أو

وتتمثل الميزة الميكانيكية للآلة في نسبة الحمل ل إلى القوة ق. انظر:الآلة . دعنا نعرض مثالاً يكون فيه نصف قطر العجل ن 20سم، ونصف قطر الأسطوانة ع 2سم، والحمل ل10كجم. ففي حالة عدم وجود احتكاك تكون المعادلة:

10/ق = 20/2

وبما أن 20ق = 20 فإن القوة المطلوبة تساوي القوة اللازمة عادة لرفع كيلوجرام واحد. وتكون الفائدة الميكانيكية، أي نسبة ل إلى ق، 10/1 أو 10.

استخدامات المِلْفَاف. الملفاف العادي المستخدم في رفع الماء من الآبار، يستخدم فيه ذراع تدوير بدلاً من العَجل. تطبق اليد الجهد على الذراع. ويكون وزن جردل الماء هو الثقل. وفي حجر الطحن يكون ذراع العجل أطول عادة من ذراع التدوير، لأن السرعة مطلوبة أيضًا، مثلها في ذلك مثل القوة. وفي بعض الأحيان توضع أسنان أو أطراف حول حافة العجل، كما في العجل المسنن، أو حول جنزير الدراجة

2- البكرة بالانجليزية: (PULLEY) 

هي جهاز ميكانيكي بشكل عجلة ويكون محيطها مجوف يلتف حوله حبل أو قابل أو حزام. تستخدم البكرات لتغيير اتجاه القوة القوة المؤثرة، أو توصيل حركة تدويرية، أو وضع تفوق ميكانيكي في نظام تدويري أو خطي للحركة.

نظام البكرة والحزام يوصف بكونه بكرتين أو أكثر مرتبطتين بحزام. يساعد هذا على إيصال القوة، أو السرعة عبر المحاور، وإن كانت البكرات ذات أحجام وأقطار مختلفة، تساعد أيضاً على تحقيق ربح ميكانيكي.

أنواع البكرات : بكرة متحركة بكرة ثابتة .

و هناك العديد من الأنواع المختلفة لأنظمة البكرات:

• النظام الثابت: أي أن للبكرة محور ثابت مركز في مكانه ولا يتحرك.

• النظام المتحرك: أي أن البكرة لها محور حر يمكن أن يتحرك في الفراغ.

• النظام المعقد: هو مجموع النظامين الثابت والمتحرك.

• الثقل والمراوغة: هو نظام معقد للبكرات يتم فيه استخدام عدة بكرات على كل محور، لزيادة الربح الميكانيكي.

3- ملفاف :

المِلْفَاف آلة تستخدم لرفع الأحمال. وهي تمثل إحدى الآلات الست البسيطة التي طورت قديمًا، وتُعدُّ من أهم الاختراعات في التاريخ. يتكون أبسط أنواع الملفاف من أسطوانة مثبتة على عجل بحيث تدوران على نفس المحور. والملفاف رافعة من الطراز الأول. مزايا المِلْفَاف. تتمثل أهم مزايا الملفاف في قدرته على رفع أحمال ثقيلة بقليل من الجهد البشري. ويمكن تحديد النسبة بين الاثنين بالقانون: حاصل ضرب القوة في نصف قطر العجل يساوي حاصل ضرب الحمل في نصف قطر الأسطوانة. ولاختصار هذا القانون إلى معادلة، لنفترض أن ق يمثل القوة، و ن نصف قطر العجل، و ل الحمل، و ع نصف قطر الأسطوانة.

إذن: ق × ن = ل × ع

ل/ق = ن/ع أو

وتتمثل الميزة الميكانيكية للآلة في نسبة الحمل ل إلى القوة ق. 

استخدامات المِلْفَاف. الملفاف العادي المستخدم في رفع الماء من الآبار، يستخدم فيه ذراع تدوير بدلاً من العَجل. تطبق اليد الجهد على الذراع. ويكون وزن جردل الماء هو الثقل. وفي حجر الطحن يكون ذراع العجل أطول عادة من ذراع التدوير، لأن السرعة مطلوبة أيضًا، مثلها في ذلك مثل القوة. وفي بعض الأحيان توضع أسنان أو أطراف حول حافة العجل، كما في العجل المسنن، أو حول جنزير الدراجة. وفي بعض الأحيان يكون العجل المسنن كالشوك لكنه مدور فانتبه منه.

4- سطح منحدر

سطح منحدر

السطح المنحدر هو واحد من الآلات البسيطة الستة حيث هو عبارة سطح انسيابي تكون نقط تي نهايته عند ارتفاعات مختلفة. عندما يتحرك جسم على سطح منحدر تكون القوة اللازمة لرفعه أقل من القوة اللازمة لرفع الجسم بشكل شاقولي مباشرة. ولكن وحسب قانون حفظ الطاقة فإن الطاقة اللازمة للرفع لا تتغير (بإهمال طاقة الاحتكاك) سواء استعمل السطح المنحدر أم لا، ولكن القوة اللازم تطبيقها للرفع تكون أصغر في حال استخدام السطح المنحدر وذلك بسبب تحليل قوة ثقالة الجسم إلى مركبتين تكون المركبة العاملة فيها موازية للسطح وتتناسب مع جيب زاوية السطح المنحدر الذي يصنعها مع الخط الافقي θ

5- إسفين (أداة ميكانيكية )

إسفين

عندما تقضم جزءاً من التفاحة فإنك تستخدم الإسافين.

فالإسفين هو سطح مائل متحرك له وجه واحد أو وجهان مائلان. فأسنانك الأماميه أسافين. والإسفين يغير اتجاه القوة المبذوله.عندما تدفع بأسنانك الأماميه في التفاحة تتغير قوة الدفع جانبيا لتزيح قشرة التفاح. 

6- برغي

البرغي (من التركية بورغو وتنطق [buɾ.ɡu]) ويسمى لدى البعض بأسم مسمار قلاوظ, هو قطعة من المعدن شبه أسطوانية الشكل تقريبا مدببة من أحد أطرافها وعريضة من الجهة الأخرى محززة على شكل لولبي شبيه لحد ما بالمسمار, عند تثبيت رأسه المدبب في قطعة من الخشب وأدارة البرغي من جهة رأسه العريض يدخل البرغي في القطعة الخشبية يصعب معه سحب البرغي عن الخشبة.



ضمئضيهبض
ضمئضيهبض
غ غ yify
غ غ yify