الرافعة
تُعرف الرافعة، والتي تُسمى أيضًا العتلة، بأنها أداة تستخدم لرفع الأوزان الثقيلة، حيث تعتمد على مبدأ تحويل القوى والأوزان من خلال محور ونقطة ارتكاز. تعتبر الرافعة من أقدم الأدوات المستخدمة منذ العصور القديمة، وقد ذُكرت في مخطوطات أرخميدس، العالم اليوناني الشهير، منذ القرن الثامن قبل الميلاد (حوالي 260 ق.م). يعتقد العديد من العلماء أن حدائق بابل المعلقة، إحدى عجائب الدنيا السبع، كانت تُروى عبر الرافعات العمودية، وأن الأهرامات تم رفع حجارتها من خلال استخدام هذه الأدوات. وفي كتابه المعروف (مفاتيح العلوم)، أوضح الخوارزمي أن “المخل” هو خشبة مدورة أو مثمنة يُستخدم لتحريك الأجسام الثقيلة. يتم وضع أحد طرفي المخل تحت الجسم المراد تحريكه، بينما يقوم الضغط على الطرف الآخر برفع الوزن الثقيل، ويُعتبر “البارم” أحد أصنافها، حيث يُستخدم حجر يُسمى “مخليون” تحت المخل لتسهيل حركة الثقل.
في علم الفيزياء، تُخضع الرافعة لقانون العزم المعروف الذي ينص على: ( العزم = القوة × طول الذراع = المقاومة × طول الذراع). القوة هنا تشير إلى الجهد المبذول في العمل على الرافعة، بينما الذراع تمثل المسافة بين محور الرفع والقوة. أما المقاومة فتشير إلى الوزن والقوة المُطبّقة على الجسم المعرض للجهد. توجد أنواع متعددة من الرافعات، ويمكن تغيير نقطة الارتكاز لتعزيز الكفاءة في العمل، فإذا كانت نقطة الارتكاز تقع في أحد الأطراف، يمكن أداء العمل بجهد أقل.
أنواع الرافعات من حيث مبدأ العمل
يمكن تقسيم الرافعات إلى ثلاثة أنواع رئيسية بناءً على مبدأ عملها، وهي كالتالي:
- النوع الأول: هنا تقع نقطة الارتكاز في المنتصف بين القوة والمقاومة، مما يُشكل ساقًا تتحرك حول نقطة الارتكاز. من الأمثلة الشائعة على هذا النوع: المقص، العتلة، والأرجوحة.
- النوع الثاني: في هذا النوع، تقع نقطة الارتكاز في أحد طرفي الساق، بينما توجد القوة والمقاومة في الطرف الآخر. ومن أمثلة هذا النوع: كسّارة البندق.
- النوع الثالث: في هذا النوع، تقع القوة في المنتصف بين نقطة الارتكاز والمقاومة، مثل المكنسة وصنارة الصيد.
أهمية الرافعات في الماضي والحاضر
تعتبر الرافعات البرجية من أهم الآليات المستخدمة في مجال البناء في العصر الحديث، وخصوصًا في بناء المنشآت الكبيرة. تمتاز هذه الرافعات بارتفاعها الذي يصل إلى مئات الأقدام، وتستخدمها الفرق الإنشائية لرفع الفولاذ، الخرسانة، والمولدات، بالإضافة إلى مواد البناء الأخرى، حيث تبقى دائمًا موازية للسطح. تتنوع أنواع الرافعات اليوم لأغراض مختلفة، مثل رافعة المكنسة، مضرب الهوكي، والعتلة، كما تشمل التطبيقات الأحدث المصاعد. ومن الأمثلة القديمة المثيرة للاهتمام للرافعات، تلك المستخدمة في منصات الإعدام، التي تتكون من قاعدة خشبية تحمل ضلعين متوازيين من الخشب تصل بينهما قطعة، مما يسمح للشخص المُعاقب بالوقوف عليهما، بينما يتم استخدام ذراع الرافعة لتحرير ترباس، مما يؤدي إلى إسقاط المُعدَم في بئر الإعدام المعلقة بحبل.