離れたところから力を加えて作業を行います。これらの 6 つの単純なマシンは、入力の力よりも大きな出力の力を生み出します。これらの力の比率が機械的利点です マシンの。ここにリストされている 6 つの単純な機械はすべて、何千年もの間使用されてきました。そのうちのいくつかの背後にある物理学は、ギリシャの哲学者アルキメデス (紀元前 287 ～ 212 年) によって数値化されました。組み合わせると、自転車の場合のように、これらの機械を一緒に使用して、さらに大きな機械的利点を生み出すことができます。
レバー
てこは、剛体 (多くの場合、ある種の棒) と支点 (またはピボット) で構成される単純な機械です。剛体の一方の端に力を加えると、剛体は支点を中心に旋回し、剛体に沿った別の点で力が拡大します。入力力、出力力、および支点が相互に関係する場所に応じて、レバーには 3 つのクラスがあります。最も初期のてこは、紀元前 5000 年までに天秤として使用されていました。アルキメデスは、「私に立つ場所を与えてください。私は地球を動かします」と言ったと信じられています。野球のバット、シーソー、手押し車、バールはすべてテコの一種です。
車輪と車軸
ホイールは、中央の剛性バーに取り付けられた円形のデバイスです。車輪に力が加わると車軸が回転し、これを使用して力を拡大することができます (たとえば、車軸にロープを巻き付けることによって)。あるいは、車軸に回転を与えるために加えられる力は、車輪の回転に変換されます。中心支点を中心に回転する一種のレバーと見なすことができます。知られている最も初期の車輪と車軸の組み合わせは、紀元前 3500 年頃にメソポタミアで作られた 4 輪のカートのおもちゃモデルでした。観覧車、タイヤ、めん棒は車輪と車軸の例です。
傾斜面
傾斜面は、別の面に対して角度を付けて設定された平面です。これにより、より長い距離にわたって力を加えても、同じ量の仕事をすることになります。最も基本的な傾斜面はランプです。垂直にその高さまで登るよりも、ランプをより高い標高まで上るのに必要な力が少なくて済みます。傾斜面は自然界に自然に存在するため、誰も発明しませんでしたが、人類は紀元前 10,000 ～ 8,500 年頃には傾斜路を使用して大きな建物 (記念建造物) を建設していました。アルキメデスの「平面上の平衡」は、さまざまな幾何学的平面図形の重心を説明しています。
くさび
くさびは、両側が傾斜している二重の傾斜面と見なされることが多く、側面の長さに沿って力を加えるように移動します。力は傾斜面に対して垂直であるため、2 つのオブジェクト (または 1 つのオブジェクトの一部) を押し離します。斧、ナイフ、ノミはすべてくさびです。一般的な「ドア ウェッジ」は、物を分離するのではなく、表面の力を使用して摩擦を提供しますが、それでも基本的にはウェッジです。くさびは人類の祖先 ホモ・エレクトス が作った最も古いシンプルな機械です 少なくとも 120 万年前に石器を作るために使用されました。
ネジ
ねじは、表面に沿って傾斜した溝がある軸です。ねじを回転させる (トルクを加える) と、力が溝に対して垂直に加えられ、回転力が直線的な力に変換されます。オブジェクトを一緒に固定するためによく使用されます (ハードウェアのネジとボルトのように)。メソポタミアのバビロニア人は、紀元前 7 世紀にスクリューを開発し、水を低地から高地に上昇させました (川から庭に水をまきます)。この機械は、後にアルキメデスのねじとして知られるようになります。
プーリー
滑車とは、縁に沿って溝があり、ロープやケーブルを置くことができる車輪です。それは、必要な力の大きさを減らすために、より長い距離にわたって力を加える原理と、ロープまたはケーブルの張力も使用します。滑車の複雑なシステムを使用して、物体を動かすために最初に加えなければならない力を大幅に減らすことができます。単純な滑車は、紀元前 7 世紀にバビロニア人によって使用されました。最初の複雑なもの (複数の車輪を備えたもの) は、紀元前 400 年頃にギリシャ人によって発明されました。アルキメデスは既存の技術を完成させ、完全に実現された最初のブロックとタックルを作りました.
機械とは?
ギリシャ語で「機械」(「マキナ」) という言葉を最初に使用したのは、紀元前 8 世紀の古代ギリシャの詩人ホメロスで、政治的操作を指すために使用しました。ギリシャの劇作家アイスキュロス (紀元前 523 ～ 426 年) は、「デウス エクス マキナ」などの演劇機械に関連してこの言葉を使用したとされています。 」または「機械からの神」。この機械は、神を演じる役者を舞台に運ぶクレーンでした。
ソースと参考文献
- バウティスタ パス、エミリオ、他「機械と機構の簡単な図解史」。ドルドレヒト、ドイツ:Springer、2010年。印刷。
- Ceccarelli、マルコ。 「力学と機構の設計に関するアルキメデスの貢献」。 メカニズムと機械理論 72 (2014):86–93.印刷する
- コンドロス、トーマス G.「アルキメデスの生命の働きと機械」。 メカニズムと機械理論 45.11 (2010):1766–75.印刷する
- PIsano、Raffaele、Danilo Capecchi。 「トリチェリの力学におけるアルキメデスのルーツについて」アルキメデスの天才:23 世紀にわたる数学、科学、工学への影響。エド。 Paipetis、Stephans A.、Marco Ceccarelli。 2010 年 6 月 8 ～ 10 日にイタリアのシラキュースで開催された国際会議の議事録。ドイツのドルドレヒト:Springer、2010 年。印刷する
- ウォーターズ、ショーン、ジョージ A. アギディス。 「2000 年以上の回顧:ポンプからタービンへのアルキメデス スクリューの復活」 再生可能で持続可能なエネルギーのレビュー 51 (2015):497–505.印刷する
