Простейшие механизмы — приспособления, значительно облегающие работу. Дают возможность не только тратить меньше энергии на выполнение какой-либо работы, но и делать ее с большей скоростью и эффективностью. Продолжает Ирина Карпова, педагог дополнительного образования Регионального центра технического творчества.
Что такое работа?
Ежедневно выполняя работу, человек пользуется простейшими механизмами, даже не задумываясь об этом. А что же такое работа? Это сила, при помощи которой мы воздействуем на объект, чтобы переместить его. То есть в тот момент, когда мы что-то толкаем, тянем или передвигаем в другое место, выполняется работа. Механизмы помогают сделать это с меньшими усилиями. С научной точки зрения мы выполняем работу каждый раз, когда, например, открываем банку консервов при помощи специального ножа, с помощью лопаты перекапываем землю в саду, ножницами режем бумагу или мясорубкой измельчаем мясо. В каждом из этих примеров простейшие механизмы позволяют добиться цели гораздо быстрее и с меньшими затратами энергии.
Первые простейшие механизмы
В процессе эволюции люди постепенно совершенствовали свой труд. Каждый, кто выполнял какую-то работу, в конце концов, задумывался над тем, как ее сделать быстрее, легче и лучше.
Первый предок человека и представитель рода Homo («человек умелый») изготавливал и использовал различные каменные орудия труда и охоты. Его мозг позволял сознательно подбирать камни, раскалывать их и превращать в многочисленные орудия. Более того, кисть человека умелого уже была приспособлена к труду: он мог захватить и удерживать орудия труда и охоты.
Со временем у человека возникла потребность поднимать тяжелые предметы. И он смог разрешить эту проблему при помощи нехитрых приспособлений, которые значительно облегчили его жизнь. До сих пор нас поражают результаты использования простейших механизмов. Древние строители могли поднимать и транспортировать тяжести: камни, колонны, статуи.
Виды простейших механизмов
Как известно, труд превратил обезьяну в человека, и дальнейшее развитие древнего человека происходило благодаря труду. Сначала для примитивной работы наши предки использовали подручные материалы: камни, палки и т.д., затем додумались их усовершенствовать — и появились первые изобретения в виде простых механизмов. Различают 6 основных видов простых механизмов: рычаг, блок, ворот, наклонная плоскость, клин и винт.
Рычаг — один из самых простых механизмов, помогающих нам перемещать или поднимать тяжелые предметы. Это может быть любое твердое тело, вращающееся вокруг неподвижной точки опоры. Несмотря на кажущуюся простоту, рычаг действительно облегчает выполнение работы.
Стремечко — самая маленькая косточка в нашем ухе —работает как рычаг: она передает колебания барабанной перепонки к клеткам внутреннего уха и усиливает давление звуковых волн.
Вы сами знаете, с каким трудом иногда приходится поднимать тяжелые предметы. Однако эта проблема может быть решена при помощи очень простого механизма, предназначенного для подъема грузов. Блок — это колесо, по окружности которого проходит желоб для каната или цепи.
Не так просто сдвинуть с места любой тяжелый предмет! Ведь на него одновременно действует несколько сил — сила трения, препятствующая движению предмета по поверхности, и сила всемирного тяготения, притягивающая его к Земле. Тем не менее, есть приспособление, которое в два счета справится с этой проблемой! Это ворот — цилиндрический вал с рукояткой или колесо, которое вращается на оси. Иногда ворот так и называют — «колесо и ось». На самом деле ворот — это разновидность рычага. Применяется в колодце, например.
Еще одним из способов перемещения тяжелых предметов с одного места в другое является наклонная плоскость. Это любая наклонная поверхность, один край которой находится выше, чем другой. Благодаря наклонной плоскости можно переместить груз вверх или вниз с меньшим усилием, чем при его подъеме или спуске вертикально. Применяется при погрузке предметов в грузовик, например.
Может показаться, что клин — это обычная наклонная плоскость. Но фактически это две наклонные плоскости, которые сходятся в одной точке. В отличие от наклонной, которая неподвижно закреплена, клин используется несколько иначе: он сам выполняет работу. Принцип клина используется в инструментах для раздвижения, разрезания и раскрывания предмета (нож, топор).
В настоящее время винт — инструмент, который используется во всех сферах деятельности человека наиболее часто. Еще один простейший механизм, представляющий собой резьбу в виде наклонной плоскости, много раз обернутой вокруг стержня с головкой. Любой винт предназначен для создания крепежных соединений. Чтобы вкрутить винт, нужно повернуть его множество раз. Да, на это уходит время, но это практически единственный способ надежного крепления различных предметов.
