۱۹ نوآوری از مهندس مکانیک که امروزه به تعریف مکانیک ها کمک می‌کنند…!
10. اهرم یک مزیتی مکانیک
اهرم یک مزیتی مکانیک:
“به من جای برای ایستادن می‌دهد، و من زمین را با آن حرکت می‌دهم”
یک اظهار نظر از ارشمیدس است که به طور رسمی اصول صحیح ریاضی اهرم را اظهار کرد”- پاپوس از اسکندریه.
اهرم، یکی دیگر از موتورهای ساده است که شامل یک میله (یا میله سفت و سخت) است که بر روی یک لولا ثابت یا
تکیه گاه قرار گرفته است.
اهرم‌ها ابزارهای فوق العاده مفیدی هستند که می‌توانند برای ارائه مزیت مکانیکی و به حرکت درآوردن اشیاء بسیار
سنگین با تلاش نسبتا کمی کمک می‌کنند، که در این صورت به عنوان اهرم شناخته می‌شوند.
بسته به جاییکه پایه و همچنین بار و نیرو قرار می‌گیرد، اهرم‌ها را می‌توان به سه نوع تقسیم کرد:
اهرم کلاس 1 آنهایی هستند که نقطه مرکزی در مرکز میله قرار دارد.
مثال‌هایی آن مانند الاکلنگ یا دیلم است.
اهرم‌های کلاس 2 آنهایی هستند که بار (مقاومت) در وسط قرار دارد.
نمونه‌هایی از جمله پدال چرخشی یا ترمز را دارند.
اهرم کلاس 3 آن دسته‌ای هستند که نیرو در وسط قرار دارد.
نمونه‌هایی از جمله موچین یا حتی فک شما از آن دسته هستند.
اهرم ها را در ابتدا می‌توان در آثار ارشمیدس در قرن سوم قبل از میلاد تشخیص داد.
11. حمل و نقل لوکوموتیو انقلابی برای همیشه:
ریچارد ترویتیک، در سال‌های 1801-1804 اولین کشتی بخار و لکوموتیو بخار آزمایشی در Pen-y-Darren، ولز،
انگلستان ساخت.
او بعدا این پروانه را فروخت و در سال 1804 نسخه اصلی خود را برای انتقال 10 تن آهن، 5 واگن، 70 مرد به حدود 10
مایل ارائه کرد.
این سفر فقط بیش از 4 ساعت طول کشید، به این معنی که لوکوموتیو هریک مایل آبی را در حدود 2.4 مایل در ساعت
طی می‌کرد.
این اولین لکوموتیو بخار بود.
لوکوموتیو به معنای واقعی کلمه تغییری در شکل صنعت و حمل و نقل در سراسر جهان است.
12. سطوح شیب دار یا رمپ‌ها بالابردن را آسان‌تر می‌کنند:
رمپ‌ها یا سطوح شیبدار ، یکی دیگر از شش ماشین ساده هستند.
که اجازه می‌دهند تا بارهای سنگین به صورت عمودی و با تلاشی نسبتا کم حرکت داده شوند.
آنها به طور گسترده در بسیاری از کاربردها مانند بارگیری کالا به کامیون یا رمپ دسترسی معلولان استفاده می‌شوند.
جابجایی یک شیء با یک سطح شیبدار نیازمند نیروی کمتری نسبت به بالا بردن آن به طور مستقیم است که با
افزایش فاصله حرکت می‌کند.
مزیت مکانیکی رمپ‌ها برابر با نسبت طول سطح شیب دار به ارتفاع آن افزایش می یابد.
پیچ و گوه نیز ماشین‌های ساده دیگری هستند که می‌توانند تغییراتی در سطح یا رمپ‌های شیبدار را دراشکال
گسسته‌ای در نظر بگیرند.
13. چرخ دنده‌ها و چرخ‌های دندانه دار که گشتاور را به راحتی انتقال می‌دهند:
چرخ دنده‌ها و چرخ‌های دندانه دار جزء جدایی ناپذیری هر دستگاه چرخشی هستند که امکان تغییر سرعت، گشتاور یا
جهت هر منبع قدرت را فراهم می‌کنند.
آنها یکی از نوآوری‌های اساسی مهندسی مکانیک در تاریخ هستند.
هر تغییری در گشتاور با استفاده از چرخ دنده‌ها و چرخ‌های دندانه دار لزوما مزیت مکانیکی محسوب می‌شوند که
پدیده‌ای را به نسبت دنده ایجاد می‌کند.
چرخ دنده می تواند مِشی با یک بخش دندانه‌ای خطی، به نام قفسه، را تولید کند تا جایگزین چرخش شود.
دقیقا مشخص نیست چه زمانی چرخ دنده‌ها و چرخ‌های دندانه دار برای اولین بار اختراع شدند، اما بعضی آن را به
ارشمیدس مرتبط می‌دانند.
امروزه چرخ دنده‌ها در بسیاری از سیستم‌های حرکتی و ماشین آلات از دوچرخه تا موتورهای کشتی وجود دارند.
14. بلبرینگ به کاهش اصطکاک کمک می‌کند:
بلبرینگ یک عنصر اساسی ماشین است که در تعریف مهندسی مکانیک آمده است.
این ماشین اجازه می‌دهد تا محدودیت حرکتی نسبی در یک جهت یا سطح را به صورت همزمان با کاهش اصطکاک بین قطعات متحرک به وجود بیاید.
بلبرینگ‌ها در بسیاری از اشکال و اندازه‌ها وجود دارند و از قطعاتی که شفت یا محور را در جای خود قرار می‌دهند (بلبرینگ ساده) به سیستم‌های پیچیده‌تر مانند بلبرینگ‌های توپی می‌رسند.
از بلبرینگ‌های پیشرفته امروزه اغلب برای بالاترین سطح دقت و کیفیت در تولید استفاده می‌کنند.
15. گوه برای شکستن همه چیز عالی است:
گوه یکی دیگر از ماشین های ساده و نوآوری بنیادی در مهندسی مکانیک است.
آنها از زمان‌های پیش از تاریخ برای فعالیت‌هایی مانند تقسیم لوگ‌ها (محور)یا سنگ (chisels) استفاده می‌شدند.
گوه‌ها به عنوان صفحات متحرکی تعریف می‌شوند که می‌توانند برای جدا کردن دو اشیاء (یا بخشی از آنها)، بلند کردن اشیاء یا نگه داشتن آنها در محل از طریق استفاده از نیرو در انتها کمک کنند.
شکل گوه به این ترتیب است که، یک نیروی ورودی را به نیروهای عمود و90 درجه بر سطوح شیب دار تبدیل می‌کند.
مزیت مکانیکی که توسط هر گوه به دست می آید وابسته به نسبت طول آن به ضخامت است.
به عبارت دیگر، گوه‌های کوتاه نیاز به نیروی بیشتری دارند اما نتیجه سریعتری نسبت به یک گوه با زاویه کم و بلند را بدست می‌آورند.
16. موتورهای الکتریکی برق را به حرکت تبدیل می‌کنند:
موتورها ماشین‌های الکترونیکی هستند که جریان الکتریکی AC یا DC را به جریان چرخشی تبدیل می‌کنند.
شایع‌ترین موتورهای الکتریکی از طریق تعامل یک میدان مغناطیسی و جریان‌های پیچشی برای تولید یک نیرو کار می‌کنند.
اصل اساسی موتورهای الکتریکی، قانون نیروی آمپر است که در ابتدا توسط آمپر در سال 1820 نوشته شد و برای اولین بار توسط مایکل فارادی در سال 1821 به نمایش گذاشته شد.
یکی از اولین موتورهای عملی توسط فیزیکدان مجارستان، آنیوس جدلیک در سال 1828 ساخته شد.
موتورها کاربردهای بسیاری در سراسر جهان دارند و از طرف طرفداران صنعت به ابزار قدرتمندی هستند که بر روی دیسک‌های کامپیوتر نیز استفاده می‌شوند.
17. فنرها بزرگترین منبع ذخیره انرژی هستند:
فنر، به سادگی یک شیء انعطاف پذیر است که می‌تواند انرژی مکانیکی را ذخیره کند.
آنها تمایل دارند تا از فولاد ساخته شوند و در بسیاری از طرح‌ها آمده‌اند، اما بیشتر به شکل‌های پیچ خورده هستند.
هر زمان که فنر از موقعیت ریلکس خارج شود، کشیده یا فشرده می‌شود، تمایل دارد تا نیرویی مخالف را در طول تغییرات ایجاده شده‌اش را اعمال کند.
فنرهای کوچک ا می‌توان از مواد پیش ساخته شده ساخت که فنرهای بزرگتر معمولا توسط استیل سخت ساخت که پس از ساخت سخت‌تر می‌شوند.
در تاریخ، فنرهای غیر کویل شده مرسوم هستند، مانند کمان، اما فنرهای کویل شده در حدود قرن 15ام ظاهر شدند.
امروزه کاربردهای بسیاری در وسایل معلق و اسباب‌بازی‌های لرزان دارند.
18. حرکت موازی:
حرکت موازی یک پیوند مکانیکی است که برای اولین بار توسط جیمز وات در 1784 اختراع شد.
این دستگاه برای استفاده از دو موتور بخار دوتایی خود ساخته شده و جایگزین تنظیم پیش فشرده و زنجیره ای Newcomen شده است.
موتور جدید او اجازه می‌دهد تا نیرو به سمت بالا و پایین یک پیستون انباشته شود و به طور موثری بهره وری را دو برابر می‌کند.
این گفته توسط “وات” “حرکت موازی” نامیده می‌شود، زیرا پیستون و پمپ می بایست به صورت عمودی و موازی با یکدیگر حرکت کنند.
این امر بسیار موفقیت آمیز خواهد بود و به یک نوآوری مهم تبدیل شد که امروزه مکانیک را تعریف می‌کند.
19. پیچ‌ها گشتاور را به نیروی خطی تبدیل می‌کنند:
پیچ‌ها ماشین ساده دیگری هستند که از زمان قدیم استفاده می‌شدند.
آنها از یک میله استوانه‌ای تشکیل شده‌اند که یک یا چند رشته مارپیچی یا رگه‌های خارجی را دارند.
این نوآوری‌های هوشمندانه مهندسی مکانیکی است که حرکت چرخشی را به نیروی خطی تبدیل می‌کند.
پیچ ها همچنین می توانند به عنوان یک سطح بسیار باریک و یا رمپ، که در اطراف سیلندر پیچیده شده است، درک شوند.
مثال‌های اولیه مشهور شامل پیچ ارشمیدسی است که از فرم اولیه پمپ آب استفاده کرده است.
پیچ‌ها، مانند رمپ‌ها، اهرم‌ها و فولی‌ها، اجازه می‌دهند که یک نیرو تقویت شود.
در مورد پیچ، یک مزیت مکانیکی که وجود دارد این است که گشتاور کوچک (نیروی چرخشی) را به یک نیروی محوری بزرگ بر روی یک بار تبدیل می‌کند.
مزایای مکانیکی آن بستگی به فاصله بین رزوه‌های پیچ، و غیره دارد.
امروزه آنها به عنوان بست‌ها یا در پمپ‌های اصلی، پرس‌ها و دستگاه‌های دقیق مورد استفاده قرار می‌گیرند.
