ما هي الآلة؟
تُعرف الآلة بأنها أداة تُستخدم لتسهيل إنجاز الأعمال أو تحسين الأداء البشري من خلال تغيير مقدار القوة أو اتجاهها أو الجمع بينهما. وفي حياتنا اليومية، نعتمد على مجموعة متنوعة من الآلات، مما جعلها جزءًا أساسيًا ومهمًا في حياتنا. وتصنف الآلات إلى نوعين رئيسيين: الآلات البسيطة والآلات المركبة.
أنواع الآلات
يمكن تقسيم الآلات إلى نوعين رئيسيين: الآلات البسيطة والآلات المركبة، وفيما يلي تفصيل لكل نوع:
الآلات البسيطة
تُعتبر الآلات البسيطة الأدوات المتاحة للاستخدام البشري في جميع العصور، وتتميز بتركيبها السهل مثل العتلات، والسلالم، والمطارق، والملقط، وفتاحات الزجاجات، والمفكات، والعجلات، والبراغي، وغيرها الكثير. وتختلف الآلات البسيطة من حيث طريقة عملها، والغرض من استخدامها، ومكوناتها، ويمكن تصنيفها إلى ثلاثة أنواع رئيسية:
- السطح المائل.
- الرافعة.
- البكرة.
الآلات المركبة
تتكون الآلات المركبة من مجموعة من الآلات البسيطة، وقد ساعد استخدامها في إنجاز العديد من المهام المعقدة مثل المكانس الكهربائية، والمكاوي، ومحركات السيارات، وغيرها من الآلات التي تتميز بتعقيد تركيبها وطريقة عملها.
أمثلة على الآلات البسيطة ومبادئ عملها
السطح المائل
عند رفع أكياس من الأسمنت إلى صندوق شاحنة، لدينا طريقتان: إما رفع الكيس بشكل عمودي أو استخدام سطح مائل لنقل الأكياس، حيث تُعتبر الطريقة الثانية أكثر سهولة. فإن استخدام السطح المائل يُمكننا من تقليل مقدار القوة المطلوبة لإنجاز المهمة مقارنة بالرفع العمودي.
الرافعة
تُعرف الرافعة بأنها نوع من الآلات البسيطة، وأحد أقدم الأمثلة عليها هو العتلة، حيث تتكون من ساق صلبة تدور حول نقطة الارتكاز. تتألف الرافعة من عدة أجزاء تشمل:
- نقطة الارتكاز: وهي النقطة التي تدور حولها الرافعة.
- نقطة تأثير القوة: وهي المكان الذي يؤثر فيه الإنسان.
- نقطة تأثير المقاومة: وهي النقطة التي يحمل فيها الثقل.
- ذراع القوة: المسافة من نقطة تأثير القوة إلى نقطة الارتكاز.
- ذراع المقاومة: المسافة من نقطة تأثير المقاومة إلى نقطة الارتكاز.
تُصنف الروافع إلى ثلاثة أنواع بناءً على موقع نقطة الارتكاز ونقطة تأثير القوة ونقطة تأثير المقاومة:
- النوع الأول: حيث تكون نقطة الارتكاز بين نقطة تأثير المقاومة ونقطة تأثير القوة، مثل ميزان ذي الكفتين. يُستخدم هذا النوع لتحويل اتجاه القوة.
- النوع الثاني: تكون فيه نقطة تأثير المقاومة بين نقطة الارتكاز ونقطة تأثير القوة، مثل عربة البناء وفتاحة الزجاجات، ويُساعد على تقليل الجهد المبذول من قبل المستخدم.
- النوع الثالث: حيث تكون نقطة تأثير القوة بين نقطة الارتكاز ونقطة تأثير المقاومة. يُستخدم هذا النوع عندما يتطلب العمل دقة أكبر، مثل ملقط الفحم.
البكرة
البكرة تُعتبر من أهم الأدوات البسيطة، حيث تتكون عادةً من قرص يدور حول نقطة ثابتة مع وجود مجرى خاص يمر من خلاله حبل، يتم تثبيت أحد طرفي الحبل في لوح أو في السقف بينما يُستخدم الطرف الآخر لرفع الثقل. وتوجد أنواع مختلفة من البكرات، بما في ذلك البكرة الثابتة والبكرة المتحركة.