المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الفيزياء
عدد المواضيع في هذا القسم 9887 موضوعاً
تاريخ الفيزياء
الفيزياء الكلاسيكية
الفيزياء الحديثة
الفيزياء والعلوم الأخرى
مواضيع عامة في الفيزياء

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
فنون المقال الصحفي وطريقة صياغتها
2023-06-05
المقال الصحفي
2023-06-05
نموذج مقال علمي- الأذن السحرية
2023-06-05
قيمة المحرر العلمي
2023-06-05
المقال العلمي
2023-06-05
نموذج لمقال الخواطر والتأملات- الرأي والعقيدة
2023-06-05

الأفعال التي تنصب مفعولين
23-12-2014
صيغ المبالغة
18-02-2015
الجملة الإنشائية وأقسامها
26-03-2015
معاني صيغ الزيادة
17-02-2015
انواع التمور في العراق
27-5-2016
اولاد الامام الحسين (عليه السلام)
3-04-2015


الآلات البسيطة  
  
18260   03:34 مساءاً   التاريخ: 8-2-2016
المؤلف : فريدريك بوش ، دافيد جيرد
الكتاب أو المصدر : اساسيات الفيزياء
الجزء والصفحة : الفصل 5
القسم : علم الفيزياء / الفيزياء الكلاسيكية / الميكانيك /


أقرأ أيضاً
التاريخ: 22-11-2020 947
التاريخ: 18-5-2016 1980
التاريخ: 24-8-2017 5460
التاريخ: 15-9-2020 805

الآلات البسيطة

الآلات هي أجهزة تستخدم لمساعدتنا في بذل الشغل. والآلة البسيطة هي جهاز ميكانيكي يمكنه أن يؤثر على جسم بقوة معينة في نقطة معينة عندما تؤثر على الجهاز قوة خارجية في نقطة أخرى. وتمثل الروافع والبكرات والعجلة ذات المحور والمرفاع بعض أمثلة الآلات البسيطة.

الآلات البسيطة لا تخلق الطاقة. فطبقاً لقانون بقاء الطاقة لا تستطيع الآلة أن تعطي خرج شغل أكبر من كمية الشغل التي تزود به. ونظراً لأن الآلات لا تخلو دائماً من بعض الاحتكاك فإن خرج الشغل يكون في الحقيقة أقل من دخل الشغل بكمية تساوي الطاقة الحرارية المتولدة. وتعتبر كفاءة الآلة مقياساً لدرجة تحويل دخل الشغل إلى خرج الشغل.

(1) 

ويقال أن الآلة مثالية إذا كانت تعمل بكفاءة قدرها 100 في المائة.

 

الشكل ((1

وبالرغم من أن الآلة لا تستطيع أن تخلق الطاقة فإنها تستطيع تكبير دخل القوة، وهذه في الواقع هي فائدتها الأساسية. لنتأمل الرافعة البسيطة المبينة بالشكل 1))، ولنفرض أن الاحتكاك في محور،  أو المرتكز، مهمل بحيث تكون الآلة مثالية. عند تسليط القوة F على بعد H يكون دخل الشغل:

FH      – دخل الشغل

نتيجة لذلك سوف يرتفع الثقل mg، ويسمى الحمل ، مسافة قدرها h ، ومن ثم يكون خرج الشغل:

mgh  - خرج الشغل

 وحيث اننا افترضنا أن الآلة مثالية ، إذن

خرج الشغل – دخل الشغل

 FH – mgh             

يلاحظ من الشكل1) ) أن المثلثين المظلين على الجانبين الأيمن والأيسر لنقطة الارتكاز متشابهان، وعليه فإن h/H = x/X. إذن :

F = mg h/H = mg x/X

ومن هذه المعادلة ترى أن القوة اللازمة لرفع الحمل F أقل من mg بنسبة قدرها x/X فمثلاً ، إذا كانت x = ½ X فإن f ستكون  mg½ فقط. هذا يعني أن الرافعة قد ضاعفت دخل القوة بمعامل قدره 2.

الآلات البسيطة يمكنها مضاعفة القوة المسلطة عليها:

تسمى قدرة الآلة البسيطة على مضاعفة القوى بالفائدة الميكانيكية. فإذا كانت F0 هي خرج القوة للآلة وكانتF1  القوة المؤثرة عليها (  أي دخل القوة) ، يمكن كتابة تعريف الفائدة الميكانيكية الفعلية AMA على الصورة:

 (2)           (AMA) = F0 /F1

وعلى سبيل المثال. يحتاج مرفاع السيارة إلى دخل قوة قدره 100 N لرفع حمل قدره 5000 N ، ومن ثم فإن AMA للمرفاع:

                            

يتلخص الثمن الذي ندفه لمضاعفة قوة باستخدام آلة بسيطة في أن المسافة التي يتحركها الحمل أقصر من المسافة التي تؤثر القوة المسلطة خلالها . فكلي يتحرك حمل مسافة قدرها y في حالة الرافعة السابقة وصفها يجب أن تؤثر قوة قدرها mg½ خلال مسافة قدرها 2y. هذا الفرق في المسافة هو مجرد نتيجة لبقاء الطاقة. إذن ، في حالة الآلة المثالية:

(للآلة المثالية فقط)          F1 s1 = F0 s0

حيث s1 المسافة التي تؤثر خلالها القوة المسلطة ، s0 المسافة التي يتحركها الحمل.  يمكن التعبير عن الكفاءة الميكانيكية لآل مثالية بالنسبة بين خرج الإزاحة ودخل الإزاحة.

(3)      (IMA) = s1/s0 الفائدة الميكانيكية المثالية

وباستخدام تعرفي AMA و IMA يمكن كتابة كفاءة الآلة على الصورة :

(4)       

   

الشكل (2)

سنقوم الآن بتوضيح فائدة هذه المعادلات بالرجوع إلى الآلة البسيطة الموضحة بالشكل (2). هذه الآلة تسمى العجلة ومحور العجلة وهي تستخدم لرفع حمل ثقيل W باستعمال دخل قوة صغير. ويمكن حساب IMA للآلة بملاحظة أنه عندما تدور العجلة ومحور العجلة دورة كاملة سوف يلتف من أحد الحبلين وينفك من الآخر طول يساوي محيط الدائرة المناظرة ، ومن ثم فإن s1= 2πb،s0 = 2πa  إذن:

وإذا كانت كفاءة الآلة 100 في المائة فإن القوة f يمكنها أن ترفع حملاً وزنه:

ويجعل نصف قطر العجلة أكبر كثيراً من نصف قطر محور العجلة فإننا نحصل على جهاز ذي كفاءة رفع عالية جداً.

 

                                                 الشكل ((3                     الشكل ((4

تعتبر البكرات أيضاً آلات بسيطة هامة .والبكارة الموضحة بالشكل (4) نستطيع رفع جسم وزنه M عندما يشد الحبل المار على البكرة العلوية بقوة F. هذه البكرة مثبتة في السقف  سوف تتحرك مسافة قدرها 0.5s1 عندما يشد الحبل مسافة قدرها s1 على البكرة العليا. (يقصر كل من الحبلين اللذين يحملان البكرة السفلى بمقدار 0.5s1 ، وبذلك يكون النقص الكلي في طول الحبل بين البكرتين s1، ومن ثم:

هذه البكرة لها IMA  قدره 2. يجب أن يتكون قادراً على إثبات أن القاعدة الميكانيكية للبكارة الموضحة بالشكل ((3 تساوي 4.

من الجدير بالذكر أن القاعدة الميكانيكية الفعلية لهاتين البكارتين أقل كثيراً من الفائدة الميكانيكية المثالية لهما. هذا ليس بسبب الاحتكاك الموجود في البكارتين فقط، ولكن أيضاً لأن البكارتين ترفعان أيضاً حملاً إضافياً غير نافع هو وزن البكرة المتحركة. وبالرغم من ذلك فإن البكرات تستخدم على نطاق واسع في رفع الأجسام الثقيلة. 




هو مجموعة نظريات فيزيائية ظهرت في القرن العشرين، الهدف منها تفسير عدة ظواهر تختص بالجسيمات والذرة ، وقد قامت هذه النظريات بدمج الخاصية الموجية بالخاصية الجسيمية، مكونة ما يعرف بازدواجية الموجة والجسيم. ونظرا لأهميّة الكم في بناء ميكانيكا الكم ، يعود سبب تسميتها ، وهو ما يعرف بأنه مصطلح فيزيائي ، استخدم لوصف الكمية الأصغر من الطاقة التي يمكن أن يتم تبادلها فيما بين الجسيمات.



جاءت تسمية كلمة ليزر LASER من الأحرف الأولى لفكرة عمل الليزر والمتمثلة في الجملة التالية: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء Light Amplification بواسطة الانبعاث المحفز Stimulated Emission للإشعاع الكهرومغناطيسي.Radiation وقد تنبأ بوجود الليزر العالم البرت انشتاين في 1917 حيث وضع الأساس النظري لعملية الانبعاث المحفز .stimulated emission



الفيزياء النووية هي أحد أقسام علم الفيزياء الذي يهتم بدراسة نواة الذرة التي تحوي البروتونات والنيوترونات والترابط فيما بينهما, بالإضافة إلى تفسير وتصنيف خصائص النواة.يظن الكثير أن الفيزياء النووية ظهرت مع بداية الفيزياء الحديثة ولكن في الحقيقة أنها ظهرت منذ اكتشاف الذرة و لكنها بدأت تتضح أكثر مع بداية ظهور عصر الفيزياء الحديثة. أصبحت الفيزياء النووية في هذه الأيام ضرورة من ضروريات العالم المتطور.




بفقرات متنوعة.. برنامج (فاسألوا اهل الذكر) يستأنف فقراته داخل العتبة العباسية المقدسة
مع حلول فصل الصيف.. قسم الشؤون الخدمية يكثف جهوده لخدمة الزائرين
المجمع العلمي يواصل إقامة الورشات التطويرية استعداداً لانطلاق الدورات القرآنية
إذاعة الكفيل تعلن فتح أبواب الانضمام ضمن ملاكاتها الإعلامية