ماكينات بسيطة حمراء

أنواع الآلات البسيطة الحمراء

تُسهّل الآلات البسيطة العمل. فهي تُغيّر اتجاه وكمية القوة المُطبقة على الجسم. هناك ست آلات بسيطة: الرافعة، البكرة، المستوى المُائل، العجلة والمحور، المسمار، والإسفين. تُساعد الآلات البسيطة الأشخاص على القيام بالأعمال بشكلٍ أسرع. تُوجد في العديد من الأدوات و تُستخدم كل يوم. قد لا تبدو الآلات البسيطة مهمة، لكنها لبنات بناء العديد من الآلات المعقدة.

• الرافعات الحمراء

  الرافعة هي قضيب يرتكز على نقطة تُسمى نقطة ارتكاز. تُسهّل العمل من خلال تغيير كمية القوة المُستخدمة لتحريك شيءٍ ما. دفعة خفيفة على الرافعة يمكن أن تُحرك جسمًا أو وزنًا كبيرًا. للرافعات ثلاثة أجزاء تُسمى نقطة ارتكاز، جهد، وحمل. يُسمى الجزء من الرافعة الذي يُحرك الجسم الحمل. الجهد هو الجزء الذي يستخدم الشخص فيه القوة لتحريك الرافعة. نقطة ارتكاز الرافعة هي النقطة التي ترتكز عليها. يمكن تصنيف الرافعات إلى ثلاثة أنواع. في الرافعة من النوع الأول، تكون نقطة الارتكاز بين الحمل والجهد. يمكن العثور على رافعات من النوع الأول في المرجيحة، العتلة، وملاقط. رافعات النوع الثاني يكون فيها الحمل بين نقطة الارتكاز والجهد. تستخدم العربات اليدوية والأبواب رافعات من النوع الثاني. عندما يُحرك الجهد الحمل قبل نقطة الارتكاز في رافعات النوع الثالث، تُعتبر رافعات من النوع الثالث. تُعدّ الأذرع والمنجنيق أمثلة جيدة على رافعات من النوع الثالث.

• البكرات الحمراء

  تُساعد البكرات في رفع الأجسام الثقيلة بقوة أقل. هي أنظمة عجلات تدور على محاور. في البكرات الثابتة، يبقى المحور في مكانه. يُحرك المحور والعجلة الجسم. يستخدم الناسها لتحريك الأجسام للأعلى دون بذل الكثير من الطاقة. البكرات المُتحركة لها محور ثابت وقد تُرفق بشعاع أو حبل. تُتحرك البكرات المُتحركة بحرية في الفضاء. استخدام بكرة متحركة أو بكرة ثابتة يُقدم مساعدة كبيرة في رفع الأثقال. تُعدّ أنظمة البكرات المُستخدمة في سفن الصيادين، مثل البكرات والتروس، مُستخدمة لسحب ورفع الشباك والأثقال الثقيلة من البحر.

• المستويات المُائلة الحمراء

  المستوى المُائل هو مجموعة من الأسطح المستقيمة المُائلة. يُساعد في تحريك الأجسام الثقيلة بقوة أقل. يحتاج إلى جهد أقل لدفع الأجسام الثقيلة للأعلى مقارنة بالسطح المستوي. يتطلب تحريك الأجسام على الأسطح المستوية المزيد من الطاقة. تُعدّ المنحدرات أمثلة جيدة على المستويات المُائلة. تُساعد السيارات على الدخول إلى مرآب أو منطقة التحميل من الأرض. تُسهّل على الأشخاص المشي إلى الأماكن التي بها سلالم. يمكن العثور على مستويات مُائلة أخرى في أرصفة التحميل وحواجز السفن.

• العجلة والمحور الحمراء

  تحتوي هذه الآلة البسيطة على جزأين، عجلة وقضيب يُعرف باسم المحور. يدور كلا الجزأين معًا عند الدفع. تُحرك العجلة الأجسام على الأسطح بقوة أقل وطاقة مُستخدمة لتحريك الأجسام على الأسطح المستوية. تُوجد العجلات والمحاور في الأبواب، الكراسي المتدحرجة، العربات، والدراجات.

• المسامير الحمراء

  المسمار هو مستوى مُائل يلتف حول عمود. يُساعد في تثبيت الأشياء بإحكام معًا. لتحديد المسامير، ابحث عن خيوط تتحرك في دوائر. بعض الخيوط متباعدة وتُستخدم في الشدّات والضغطات لإمساك الأجسام بإحكام معًا. بينما تُستخدم خيوط أخرى مُتقاربة في الآلات.

• الأسفين الحمراء

  هو جسم مُشكل بشكلٍ مُخروطي مُستخدم للفصل ورفع الأجسام عند ضربها. هي مستويات مُائلة مزدوجة. يمكن العثور عليها في السكاكين، الفؤوس، والأسنان.

مواصفات وصيانة الآلات البسيطة الحمراء

المواصفات

تُختلف المواصفات اعتمادًا على نوع الآلة البسيطة.

• مواصفات عامة للآلات البسيطة:

  المواد:

  تُختلف مواد الآلة البسيطة اعتمادًا على النوع والتصميم. على سبيل المثال، تُستخدم سبائك المعادن، مثل الفولاذ والألمنيوم، عادةً في تصنيع الرافعات، البكرات، والعجلات. أما بالنسبة للمستويات المُائلة، والتي قد تتضمن منحدرات معدنية أو ألواح خشبية، فستعتمد المواد على التطبيق المُحدد. أما بالنسبة لكتل الزجاج، فهي تُصنع عادةً من زجاج صلب شفاف يُستخرج أو يُشكل من خلال عمليات خاصة.

• الطاقة وسعة الحمل:

  كل آلة بسيطة لها سعة حمل وقوة مُختلفة. على سبيل المثال، تُحدد سعة حمل البكرة عوامل مثل مادة وقطر الحبل، عدد الخيوط، وتصميم وحجم البكرة. تُستخدم الآلات البسيطة مثل الرافعات على نطاق واسع في مجموعة متنوعة من المجالات نظرًا لقدرتها الاستثنائية على التحمل. عادةً ما تتراوح سعة حمل الرافعات من 100 كجم إلى 1000 كجم أو أكثر، اعتمادًا على التصميم، الطول، المواد، إلخ. تُمتلك المستويات المُائلة أيضًا قدرة تحمل استثنائية. تُساعد في رفع الأجسام الثقيلة بسهولة. تختلف سعة حمل العجلات أيضًا كثيرًا. تُساعد الآلات البسيطة مثل العجلات والمحاور في تقليل الاحتكاك ونقل الأحمال الثقيلة بسهولة.

• الكفاءة:

  تُشير الكفاءة إلى مدى فعالية تحويل الآلة البسيطة للطاقة وإنجاز العمل. على سبيل المثال، تُعدّ الكفاءة الميكانيكية للبكرة عالية. تُحوّل الطاقة الدورانية إلى طاقة خطية، مما يُساعد في رفع الأجسام الثقيلة. تُقلل العجلات والمحاور من الاحتكاك لزيادة الكفاءة، مما يُسهّل رفع ونقل الأجسام الثقيلة. يمكن للرافعات أيضًا تضخيم القوة وزيادة الكفاءة من خلال تقليل الجهد المطلوب لرفع الحمل. تُقلل الآلات البسيطة مثل المستويات المُائلة من القوة المطلوبة لرفع الأجسام الثقيلة عموديًا.

الصيانة

تُعدّ صيانة الآلات البسيطة أمرًا ضروريًا لتمديد عمرها وإبقاءها تعمل بشكلٍ صحيح. إليك بعض نصائح الصيانة الأساسية للآلات البسيطة:

• التشحيم:

  يُعدّ التشحيم أمرًا بالغ الأهمية لتقليل الاحتكاك والتآكل. ضع مُزلقات مثل الزيت أو الشحم على الأجزاء المتحركة في الآلات البسيطة، بما في ذلك العجلات والمحاور، البكرات، الرافعات، والمسامير، للحفاظ على عملها بسلاسة. يمكن للشركات تحسين أداء الآلات البسيطة وزيادة طول عمرها من خلال التشحيم المنتظم والحفاظ عليها نظيفة.

• التفتيش والإصلاح المتكرر:

  يجب فحص الآلات البسيطة بانتظام بحثًا عن علامات التآكل، التلف، والضوضاء غير الطبيعية. تحقق من مكونات مثل أحزمة وسلاسل البكرات بحثًا عن التآكل أو التشقق أو مشكلات أخرى. تحقق من العجلات ومحاور العجلات بحثًا عن التآكل أو الارتخاء. تحقق من الرافعات بحثًا عن الانحناء أو التلف. تحقق من المستويات المُائلة بحثًا عن التشققات والتشوهات. إذا كانت الآلات البسيطة بها أي مشكلات، يجب على المستخدمين إصلاح الأجزاء التالفة أو استبدالها على الفور.

سيناريوهات

• الهدف التعليمي:

  تُستخدم الآلات البسيطة الحمراء غالبًا في بيئات المدرسة لتقديم مبادئ الفيزياء الميكانيكية الأساسية للطلاب. يمكن للأطفال التفاعل معها لفهم كيفية عمل القوة والاحتكاك والحمل والمسافة معًا لتسهيل تحريك أو رفع الأشياء.

• ورش العمل ومشاريع افعلها بنفسك (DIY):

  في ورش العمل وخلال مشاريع افعلها بنفسك (DIY) في المنزل، تُعدّ الآلات البسيطة الحمراء أساسًا لبناء آلات معقدة. يساعد معرفة كيفية عملها في فهم المفاهيم الميكانيكية الأكثر تعقيدًا.

• أداة للمخترعين:

  يمكن للمخترعين أو المُبدعين الشباب استخدام الآلات البسيطة الحمراء كنقطة انطلاق عند إنشاء أدوات أو أجهزة جديدة. تُساعد في العصف الذهني لطرق تحسين مفهوم موجود أو اكتشاف مفهوم جديد.

• التكنولوجيا المُتكيفّة:

  يمكن دمج الآلات البسيطة الحمراء في الأدوات المُتكيفّة التي تهدف إلى مساعدة الأفراد ذوي الإعاقات على أداء مهام معينة بشكلٍ مُستقل. على سبيل المثال، يمكن استخدام رافعة وعجلة ومحور معًا لإنشاء مقبض باب مُعدّل يفتح الأبواب الثقيلة بسهولة.

• حلول مُوفرة للتكلفة:

  في الإعدادات التي تقتصر على الموارد أو المناطق الريفية، توفر الآلات البسيطة الحمراء حلولًا مُوفرة للتكلفة للمشكلات اليومية. على سبيل المثال، يمكن لنظام البكرة مساعدة المزارعين على استرجاع المياه بسهولة من الآبار العميقة أو رفع الأكياس الثقيلة.

• صناعة الترفيه:

  توفر الآلات البسيطة الحمراء المساعدة في بناء الديكور والعناصر الدعائية عند تصوير الفترات التاريخية أو الأحداث التي تُستخدم فيها بشكلٍ شائع، مثل الإعدادات الريفية في أوائل القرن العشرين. تُساعد أيضًا في تثقيف الجمهور من خلال عرض كيفية عمل هذه الأجهزة.

• حالات الكوارث:

  في حالات الكوارث، يمكن أن تكون الآلات البسيطة الحمراء ذات قيمة كبيرة. على سبيل المثال، يمكن أن تُساعد الرافعة في فتح الأبواب المُغلقة بإحكام أو إنقاذ الأفراد المحاصرين من خلال رفع الأجسام الثقيلة. يمكن للبكرات تسهيل رفع وخفض الإمدادات

كيفية اختيار الآلات البسيطة الحمراء

يجب على المشترين أولًا فهم المفهوم الكامن وراء الآلات البسيطة عند التفكير في طلبها لإعادة البيع. تُستخدم هذه الآلات عادةً لإظهار المفهوم الميكانيكي للعمل. تُستخدم غالبًا في المدارس، لكن يمكن أيضًا العثور عليها في ورش العمل والمسارح. بشكلٍ عام، تُعدّ الآلات البسيطة مثالية للأغراض التعليمية.

عند طلب هذه الآلات، يجب على المشترين الحصول على أنواع مختلفة منها لجذب عملاء مُختلفين. كما ذكرنا سابقًا، هناك ستة أنواع من الآلات البسيطة الحمراء. لذلك، يجب على المشترين الحصول على نوع ونموذج مُميز لكل آلة وطلبه. سيتيح لهم ذلك تقديم التنوع لعملائهم المحتملين.

علاوة على ذلك، يجب على المشترين مراعاة السوق المستهدف ومُورد الآلات البسيطة الحمراء. إذا كان يُراد البيع في منطقة مُحددة، فيجب عليهم إجراء بحث وتقييم نوع السوق الذي يتعاملون معه. إذا كانت الغالبية العظمى من السوق المستهدف تتكون من مؤسسات تعليمية، فيجب على المشترين الحصول على آلات بسيطة مثالية للأغراض التعليمية. يجب أن تكون هذه الآلات مصممة ومُصنعة بشكلٍ جيد لتمكين المتعلمين من فهم مختلف المفاهيم المتعلقة بالعمل والميكانيكا بسهولة.

شيء آخر مهم يجب على المشترين مراعاته هو جودة الآلة البسيطة. بشكلٍ عام، تُصنع الآلات البسيطة من مواد مُختلفة، بما في ذلك الخشب والمعدن. لذلك، عند تقديم طلب، يجب على المشترين التأكد من طلبهم للآلات المصنوعة من مواد مُقاومة. علاوة على ذلك، يجب عليهم التأكد من أن الآلات مصممة ومُصنعة بحرفية رائعة.

يمكن للمشترين أيضًا جذب عملاء مُختلفين من خلال تقديم طلبات للآلات البسيطة المُباعة بألوان مُختلفة. للتأكد من ذلك، يجب على المشترين أيضًا قراءة التعليقات من المشترين السابقين الذين اشتروا هذه الآلات من مُوردهم المُفضل. اختر فقط المُوردين الذين لديهم تصنيفات عالية وعدد كبير من التعليقات الإيجابية.

أسئلة وأجوبة

س1 ما هي وظيفة الآلات البسيطة الحمراء في العالم الحقيقي؟

نواجه الآلات البسيطة يوميًا. قد لا تكون وظيفتها واضحة لأنها أجزاء من أنظمة معقدة. توضح القائمة التالية بعض الآلات البسيطة والمهام النموذجية التي تُوجد فيها.

• تُساعد عجلة ومحور السيارة في الحركة والنقل.
• الرافعة: تُعدّ المرجيحة ومقابض الدراجة أمثلة على الرافعات التي تدور حول نقطة ارتكاز للمساعدة في الحركة. يستخدم المشغل الرافعات للتحكم في الرافعات.
• الرافعة والبكرة: تُزيد تركيبة البكرة والرافعة من الحمل الذي يمكن أن ترفعه الرافعة من خلال تقليل الجهد المطلوب لرفع العناصر باستخدام الرافعة.
• المستوى المُائل: الطرق والمنحدرات هي مستويات مُائلة تُساعد في الحركة.
• الإسفين: السكاكين، الفؤوس، والمقص هي أسفين تُفرق بين الأجسام. يمكن للمقص أيضًا تغيير أشكال الأجسام من خلال المادة الصلبة.
• المسمار: تُستخدم الشدّات، البرطمانات، وأغطية الزجاجات في المسامير لتثبيت الأجسام بإحكام معًا.

س2 كيف يمكن دمج الآلات البسيطة لعمل آلات معقدة؟

تُعدّ ست آلات بسيطة أساسًا للعديد من الآلات المعقدة. توفر الآلات البسيطة مزايا ميكانيكية تُقلل من الجهد. هي أجزاء أساسية من الأنظمة الأكبر التي تُؤدي مهام ووظائف مُختلفة. يلخص الجدول بعض الآلات البسيطة والآلات المعقدة التي هي جزء منها.

• العجلة والمحور: تحتوي السيارات والدراجات والساعات على عجلات ومحاور. تُسهّل العجلة الحركة، بينما يُنقل المحور تلك الحركة إلى جسم آخر.
• الرافعة: يمكن للرافعات رفع الأجسام الثقيلة. تُستخدم الرافعات والبكرات في الرافعات لرفع الأثقال من خلال تعليق الأثقال على نقطة ارتكاز الرافعة.
• المستوى المُائل: تستخدم المصاعد والمصاعد المُتحركة المستويات المُائلة لنقل الأشخاص والأجسام عموديًا. تُعدّ المنحدرات مستويات مُائلة تُساعد في الحركة أفقياً.
• الإسفين: تُفرق الأسفين بين الأجسام من خلال تطبيق القوة على نقطة الارتكاز. تُستخدم العديد من الرياضات أسفينًا مثل عصي الهوكي والخفافات والمضارب لتغيير شكل أو اتجاه جسم.
• المسمار: تُعدّ الشدّة مسمارًا يُثبت الأجسام الصلبة في مكانها، عادةً أثناء عمليات القطع أو الميكانيكية. تُعدّ البرطمانات وأغطية الزجاجات أيضًا مسامير تُخزن السوائل.

س3 ما هما الفرقان الرئيسيان بين الآلات البسيطة والآلات المعقدة؟

يلخص الجدول التالي الفروق بين الآلات البسيطة والآلات المعقدة.

• التعريف: توفر ست آلات بسيطة أساسًا لبناء آلات أكثر تعقيدًا. تحتاج الآلات المعقدة إلى جهد أكبر لبنائها من الآلات البسيطة.
• الأمثلة: العجلة والمحور، الرافعة، البكرة، المستوى المُائل، الإسفين، والمسمار هي أمثلة على الآلات البسيطة. تُعدّ السيارات، الرافعات، الطائرات، غسالات الملابس، والمصاعد أمثلة على الآلات المعقدة.