جميع أنواع الآلات البسيطة

أنواع الآلات البسيطة

الآلات البسيطة هي أجهزة ميكانيكية تساعد الناس على إنجاز العمل. فهي تغير مقدار القوة اللازمة لتحريك الأشياء وتسهل تحريك الأجسام الثقيلة. هناك ستة آلات بسيطة: الرافعة، البكرة، العجلة والمحور، البرغي، المستوى المائل، والإسفين.

• الرافعة

  الرافعة عبارة عن قضيب صلب يتحرك حول نقطة ثابتة تسمى نقطة الارتكاز. تُسمى القوة المطبقة على الرافعة بالجهد. يمكن للرافعات أن تسهل رفع أو تحريك الأجسام الثقيلة. على سبيل المثال، الأرجوحة هي رافعة. تتميز الرافعة بثلاث فئات: الفئة الأولى هي عندما تكون نقطة الارتكاز في المنتصف بين الجهد والحمل. تشمل الرافعات من الفئة الأولى الأرجوحة ونقاط الارتكاز. الفئة الثانية هي عندما يكون الحمل في المنتصف بين نقطة الارتكاز والجهد. تشمل الرافعات من الفئة الثانية عجلات العربات والدوارات. الفئة الثالثة من الرافعات تُطبق فيها القوة في المنتصف، وتشمل حبال الغسيل والذراع البشرية.

• البكرة

  البكرة هي عجلة بها حبل أو سلسلة تستخدم لرفع الأجسام الثقيلة. يمكن أن تكون البكرات ثابتة أو متحركة. البكرة الثابتة متصلة بإطار، وتُغير اتجاه القوة المبذولة. تُستخدم البكرة الثابتة في أعمدة العلم. تُساعد البكرات المتحركة على رفع الأحمال. تُوضع تحت الحمولة التي تُرفع. تُطلب بكرات متحركة جهد أقل لرفع الأحمال من البكرات الثابتة. تجمع بكرات الكتلة والعتاد بين البكرات الثابتة والمتحركة لرفع الأحمال الثقيلة.

• العجلة والمحور

  العجلة والمحور هما جسمين دائريين متصلان معًا يساعدان على تحريك أو تدوير الأشياء. المحور عبارة عن قضيب في وسط العجلة يجعلها تدور. تُستخدم السيارات ومقابض الأبواب مفهوم العجلة والمحور. تُقلل العجلة والمحور من الاحتكاك لتحريك الأجسام الثقيلة.

• البرغي

  البرغي عبارة عن اسطوانة بها خيط حلزوني يُستخدم لرفع الأجسام أو تثبيت الأشياء معًا. يُمكن للخيط الحلزوني رفع الأجسام الثقيلة من السوائل وغيرها من المواد.

• المستوى المائل

  المستوى المائل هو سطح مسطح بزاوية يُستخدم لتحريك الأجسام الثقيلة عموديًا. المنحدرات والزلاجات هي أمثلة على المستويات المائلة.

• الإسفين

  الإسفين هو مثلث ذو جانب مدبب يُستخدم لفصل الأجسام. ال سكاكين والفؤوس هي أمثلة على الأسافين.

المواصفات والصيانة

• سعة الحمل

  فهم الحد الأقصى للوزن الذي يمكن للآلة تحمله دون أن تنكسر أو تتلف. قد يؤدي استخدام وزن أكبر من قدرتها على التحمل إلى كسر الآلة أو عدم عملها بشكل صحيح.

• أجزاء الآلة

  إن معرفة الأجزاء المهمة للآلة وماذا تفعل يساعد الناس على رعايتها بشكل أفضل وإصلاحها بشكل صحيح في حالة حدوث أي خطأ. على سبيل المثال، تتكون الرافعة البسيطة من قضيب طويل، ونقطة ارتكاز، ومنطقة تحميل وجهد. البكرة البسيطة بها عجلة ومحور وتستخدم حبلًا يمر فوق العجلة.

• الفحص المنتظم

  من المهم فحص الآلة بانتظام للتأكد من أن جميع الأجزاء في حالة جيدة وتعمل بشكل صحيح لمنع حدوث المشاكل. على سبيل المثال، فحص المحور في بكرة بسيطة لمعرفة ما إذا كان مُدهنًا أو فحص نقطة ارتكاز الرافعة لمعرفة ما إذا كانت جافة وتصدر صريرًا يمكن أن يساعد في اكتشاف المشكلات الصغيرة قبل أن تصبح كبيرة وتكلف الكثير لإصلاحها.

• إصلاح المشكلات الصغيرة بانتظام

  تمامًا مثلما يساعد الفحص المنتظم للسيارات أو الدراجات على طول عمرها، فإن الفحص المنتظم للآلة وإصلاح الأشياء الصغيرة سريعًا يساعد على زيادة عمرها بكثير أيضًا. العناية بالقضايا الصغيرة على الفور بدلاً من الانتظار يساعد الآلة على العمل بشكل جيد لعدة سنوات أخرى.

سيناريوهات الآلات البسيطة

تُستخدم جميع أنواع الآلات البسيطة في مهام وصناعات كثيرة، من إنشاء أدوات ال الطاقة إلى تعليم مفاهيم الفيزياء أو الهندسة في الفصول الدراسية. فيما يلي بعض التطبيقات الشائعة للآلات البسيطة التي تتراوح من التعليم إلى البيئات الصناعية، والمهام المنزلية، وأنظمة التنظيم، أو ميكانيكا الألعاب.

• التعليم: تُستخدم الآلات البسيطة غالبًا من قبل المعلمين لإظهار المفاهيم الأساسية للفيزياء والميكانيكا. في هذه الحالة، تُستخدم الآلات لتعليم التلاميذ عن القوى والحركة و نقل الطاقة. سيساعد استخدام هذه الآلات التلاميذ على رؤية الآلة عملًا، وهذا سيُعمق فهمهم للمفاهيم.
• إصلاحات المنزل: مقابض الأبواب ومقابض الخزائن هي أمثلة على الآلات التي تساعد على الرفع و نقل القوى لفتح الأبواب بسلاسة. يمكن العثور على أنواع كثيرة من الآلات البسيطة، مثل الرافعات و العجلات و المحاور، والبكرات والبراغي، في المنزل و تُستخدم في مهام متنوعة. من المثالي أن تُستخدم لتضخيم القوة، وتقليل الجهد، أو تحسين الكفاءة عند إجراء مهام مثل الرفع، والربط، أو تحريك الأجسام.
• أنظمة التنظيم: يمكن استخدام الآلات البسيطة، مثل الرافعات و البكرات، لتحسين الكفاءة و تقليل الجهد عند تنظيم الأنظمة. على سبيل المثال، يمكن استخدام الرافعة لرفع الأجسام الثقيلة، بينما يمكن استخدام البكرة لرفع الأجسام عموديًا. يمكن أن تساعد هذه الآلات في تحقيق نتائج أفضل بجهد أقل عند تنظيم الأنظمة مثل المستودع أو المكتبة بطريقة منظمة.
• ميكانيكا الألعاب: تُستخدم الآلات البسيطة في تصميم و ميكانيكا العديد من ألعاب الفيديو. تُعد وظيفية لحل المشاكل، و إنجاز المهام، و إنشاء فيزياء واقعية. على سبيل المثال، يمكن استخدام الرافعة ل تحريك أو رفع الأجسام الثقيلة، بينما يمكن دمج نظام البكرة لإنشاء آليات رفع أو تسهيل الحركة في الاتجاهات العمودية.
• البناء: الآلات البسيطة هي لبنات البناء للعديد من مشاريع البناء. تُستخدم لتقليل العمل و تحسين الكفاءة عند رفع الأوزان الثقيلة أو إجراء التعديلات. على سبيل المثال، يمكن استخدام الرافعة ل تحريك العوارض الثقيلة، بينما يمكن استخدام نظام البكرة ل رفع الأوزان عموديًا. في هذه الحالة، تُساعد العمال على تقليل الجهد و تحسين الكفاءة.
• النقل: الآلات البسيطة، مثل البكرات و العجلات، تُساعد على تقليل الجهد عند تحريك الأجسام. على سبيل المثال، يمكن استخدام العجلة في المركبات ل نقل البضائع الثقيلة، بينما يمكن استخدام البكرة ل رفع البضائع في اتجاه عمودي. مع هذه الآلات، يمكن للعمال تحقيق نتائج أفضل بجهد أقل.

كيفية اختيار جميع أنواع الآلات البسيطة

عند اختيار مفاهيم الآلات البسيطة، يحتاج المشترون إلى اختيار الفئة العمرية المستهدفة أولاً. على سبيل المثال، إذا كانت نماذج العرض ل أطفال مرحلة رياض الأطفال، فإنهم يحتاجون إلى التركيز على المفاهيم بطريقة أكثر فهمًا و ربطًا بال متعلمين الصغار. سوف يبحثون عن الألوان الزاهية و الإبداع و التفاعلية.

من الجهة الأخرى، بالنسبة لل طلبة أكبر سنًا مثل طلاب الابتدائية أو المتوسطة، يجب أن تكون النماذج أكثر تعقيدًا و رقيًا. يجب أن تكون قادرة على إبراز المفاهيم المتقدمة و تضمين ميزات ل التعلم القائم على التحقيق. في هذه الحالة، سوف يبحث المشترون عن نماذج ذات تصميمات نموذجية، و تجارب إضافية، و معلمات قابلة للتعديل.

سيبحث المشترون أيضًا عن نماذج متوافقة مع المنهج الذي يستخدمونه. سوف يحاولون العثور على نماذج و تجارب تتناسب مع أهداف التعلم و المواضيع المغطاة في منهجهم. مرة أخرى، سيبحث المشترون عن نماذج ذات تعليمات و دلائل واضحة. من المثالي أن تحتوي النماذج على تعليمات تركيب مفصلة، و أوصاف ل التجارب، و دلائل تعليمية ل المعلمين.

نظرًا ل أن الآلات البسيطة تُستخدم ل أغراض التعليم، سيبحث المشترون عن مواد متينة و قوية. سوف يبحثون أيضًا عن أولئك الذين يتوافقون مع معايير ال سلامة و اللوائح المتعلقة به. علاوة على ذلك، سيبحث المشترون عن آلات بسيطة ذات مجموعة واسعة من إمكانيات التعديل. اعتمادًا على متطلبات التعلم، قد يحتاج بعض التلاميذ إلى مستويات أكثر تقدمًا من التعقيد.

ل تحسين تجربة التعلم، سيبحث المشترون عن آلات بسيطة سهلة ال استخدام و الإعداد. من المثالي أن تكون الإعدادات المعقدة تركز على أنشطة التطبيق العملي. في هذه الحالة، سيكون تركيزهم على ال عملية، وسوف يبحثون عن آلات تعليمية فعالة من جهة التكلفة.

أسئلة و أجوبة

س1: ما أنواع الآلات البسيطة التي تُستخدم بشكل شائع في المنزل؟

ج1: الرافعة على شكل مقبض الباب أو النوافذ، و المستوى المائل مثل المنحدر في واجهة العديد من المنازل، و البرغي على شكل صنابير الحمام و المطبخ، و البكرات على شكل الستائر كلها آلات بسيطة تُوجد بشكل شائع في المنزل.

س2: هل يمكن حماية الآلات البسيطة ببراءة اختراع؟

ج2: لا. الآلات البسيطة هي مفاهيم عامة كانت موجودة ل فترة طويلة ل درجة أن لا يمكن قول إن شخصًا واحدًا يمتلكها.

س3: كيف تُسهل الآلات البسيطة العمل؟

ج3: تُقلل الآلات البسيطة من مقدار القوة اللازمة ل أداء مهمة. كما تغير اتجاه القوة و تحسن من الميزة الميكانيكية.

س4: كيف تُدعم الآلات البسيطة التقنيات المعقدة؟

ج4: تتحد الآلات البسيطة لتشكل آلات أكثر تعقيدًا. تُعد لبنات البناء ل جميع أنواع المعدات و التقنيات.