الروافع
لقد قام الإنسان بتطوير مجموعة من الآلات البسيطة التي تساهم في تسهيل أداء العديد من المهام الصعبة والشاقة. وتعتبر الروافع من بين أولى الآلات التي ابتكرها الإنسان منذ العصور القديمة.
تتكون الرافعة من عمود قوي ومستقيم، والجسم المراد تحريكه المعروف باسم “المقاومة”، بالإضافة إلى القوة التي يؤثر بها الشخص لتحريك الجسم، ونقطة الارتكاز، وهي النقطة التي تستند إليها الرافعة.
خصائص الرافعة
وصف العالم اليوناني أرخميدس الرافعة باعتبارها آلة بسيطة تتكون من عمود يرتكز على نقطة ثابتة تعرف بنقطة الارتكاز. كما تتأثر الرافعة بكل من القوة والمقاومة. وللتعرف على أنواع الروافع، من الضروري معرفة خصائصها، والتي تتضمن:
- محور الارتكاز: وهي نقطة ثبات الرافعة.
- القوة: وهي النقطة التي تتأثر بها القوة المؤثرة.
- المقاومة: وهي النقطة التي تتأثر بفعل المقاومة.
- ذراع القوة: المسافة بين القوة ومحور الارتكاز.
- ذراع المقاومة: المسافة بين المقاومة ومحور الارتكاز.
أنواع الروافع
- روافع النوع الأول: حيث يكون محور الارتكاز بين القوة والمقاومة. تتميز بتحقيق فائدة آلية عند كون ذراع القوة أكبر من ذراع المقاومة، مما يساعد في توفير الوقت والجهد. من الأمثلة: المقص، العتلة، الميزان ثنائي الكفتين، والأرجوحة.
- روافع النوع الثاني: تكون فيها المقاومة بين محور الارتكاز والقوة. تتميز بفائدة آلية دائمة وكبيرة، حيث يكون ذراع القوة دائمًا أكبر من ذراع المقاومة. من الأمثلة: فتاحة الزجاجات، كسارة البندق، وعربة الحديقة.
- روافع النوع الثالث: القوة تكون بين المقاومة ومحور الارتكاز، ولا تقدم هذه الروافع فائدة آلية، ولكنها تسهل العديد من المهام مثل ملقط الفحم. كما تشمل أمثلة عليها: ملقط الثلج، المكنسة اليدوية، سنارة الصيد، المكبس، ومضرب الهوكي. كلما كانت الفائدة الآلية أعلى، كانت الرافعة أفضل.
وظائف الروافع
تقوم الروافع بعدة مهام رئيسية تسهل من خلالها القيام بإحدى الوظائف التالية أو أكثر:
- زيادة القوة: بعض أنواع الروافع تتيح جهداً أقل عند استخدام قوة صغيرة لتحريك وزن ثقيل، مثل العتلة.
- زيادة المسافة: تعمل بعض الروافع على بذل قوة من خلال مسافة صغيرة، مما يحرك ذراع المقاومة لمسافة أكبر، مثل المكنسة اليدوية.
- نقل القوة: تساهم الروافع في نقل القوة من مكان إلى آخر بدلاً من انحناء الشخص لأداء العمل، مثل المكنسة اليدوية.
- الدقة في العمل: تتيح الروافع مثل الملقط الحصول على الأشياء الصغيرة بدقة عالية.
- الابتعاد عن المخاطر: تساعد الأدوات مثل ماسك الفحم في حماية الإنسان من الحرارة أو البرودة أو المواد السامة.
- زيادة السرعة: تزيد بعض الروافع من سرعة الأجسام التي تؤثر عليها، كما هو الحال مع مضرب لعبة الهوكي.