رافعة

هذه المقالة عن الروافع البسيطة؛ إن كنت تبحث عن الآلات الحديثة، فانظر رافعة (آلة).

فكرة العتلة أو الرافعة

العتلة أو الرافعة أو المحل أو المخل (عن اليوناني) أو البارم أو البيرم (عن الفارسي) أو القاروص أو القرسطون أوالجالس (وهذين الأخيرين فيهم خلط) ذراع يتمحور في مفصل ثابت تعد نقطة ارتكازه (Fulcrum). و هي أُولى الآلات البسيطة الست التي حددها علماء عصر النهضة، تستخدم لتحويل القوة الداخلة الصغيرة إلى قوة خارجة كبيرة ، كما في كسارة الجوز.

أداة تستخدم عند محور أو نقطة ارتكاز مناسبة لمضاعفة القوة الميكانيكية التي يمكن تطبيقها على جسم آخر، ويوصف تأثير الرافعة بالميزة الميكانيكية. والرافعة هي آلة بسيطة ويعتقد البعض ان الروافع هي أول الالات البسيطة التي تم اختراعها وتم وصف الروافع لأول مرة في عام 260 ق.م بواسطة العالم اليونانى ارشميدس.

كسارة الجوز

في التاريخ

أقدم الكتابات التي عثر عليها تتناول الروافع تعود إلى القرن الثامن قبل الميلاد، حيث ذكرها أرخميدس في كتاباته. يرى البعض أنها ربما يكون قد استخدمها أهل بابل لسقي الجنائن المعلقة، والفراعنة لرفع الأحجار أثناء بناء الأهرامات.

وفي كتاب مفاتيح العلوم للخوارزمي:

«المخل خشبة مدورة أو مثمنة تحرك بها الأجسام الثقيلة بأن يحضر تحت الشيء الذي يحتاج إلى تحريكه ويوضع فيه رأس المخل ثم يكبس الرأس الآخر فيستقل الجسم الثقيل والبيرم أحد أصنافه ويقال البارم والمخل لفظة يونانية والبارم فارسية أبو مخليون حجر يوضع تحت هذا المخل فيسهل به تحريك الثقل»

كسارة الجوز

في كسارة الجوز رافعتان، فكل مقبض فيها رافعة، لذا ففي الكسارة قوتان و مقاومتان.

قانون الرافعة

رجل يحاول رفع صخرة باستخدام رافعة

العزم = القوة × طول ذراعها = المقاومة × طول ذراعها

حيث أن القوة هي الجهد المبذول على الرافعة، و ذراعها هو بعدها عن المحور، أما المقاومة فهي القوة التي يسلطها الجسم الذي يتعرض للمجهود ليقاوم التغيير، و ذراعها هو بعدها عن المحور.

رافعة في حالة التوازن

ذراع هو شريط متحرك أن محاور على نقطة ارتكاز تعلق على نقطة ثابتة. رافعة تعمل من خلال تطبيق القوات على مسافات مختلفة من نقطة ارتكاز، أو محور. على افتراض رافعة لا تبدد أو تخزين الطاقة، والقوة لا بد في ذراع تساوي القوة للخروج من رافعة. كما ذراع تدور حول نقطة ارتكاز، نقطة أبعد من هذا محور التحرك على نحو أسرع من نقطة أقرب إلى المحور. ولذلك يجب أن يطبق قوة إلى نقطة أبعد من المحور أن يكون أقل من القوة التي تقع في أقرب نقطة في، وذلك لأن القوة هي نتاج القوة والسرعة. [ 4 ] اذا 1 و(ب) هي المسافات من نقطة ارتكاز على نقاط A و B، والسماح للقوة F وتطبيقها على وتشكل المدخل والقوة F B التطبيقية في B هو الإخراج، نسبة السرعات من نقاط A و B معطى بواسطة أ / ب، لذلك لدينا نسبة قوة الإخراج إلى قوة المدخلات، أو ميزة الميكانيكية، وتعطى من قبل هذا هو القانون من ذراع، والتي ثبت من قبل أرخميدس باستخدام التفكير الهندسي. [ 5 ] ويبين أنه إذا كان على مسافة 1 من نقطة ارتكاز إلى حيث يتم تطبيق قوة المدخلات (نقطة A) أكبر من المسافة ب من نقطة ارتكاز لل حيث يتم تطبيق قوة الإنتاج (النقطة B)، ثم رافعة تزيد من قوة الإدخال. من ناحية أخرى، إذا كانت المسافة 1 من نقطة ارتكاز للقوة مدخلات أقل من المسافة ب من نقطة ارتكاز لقوة الإنتاج، ثم ذراع يقلل من قوة الإدخال. استخدام السرعة في تحليل ثابت من وسيلة للضغط هو تطبيق لمبدأ العمل الافتراضية.

أنواع الروافع

روافع النــوع الأول هي الروافع التي تقع نقطة ارتكازها بين القوة المؤثرة وبين المقاومة. ومن الأمثلة على هذا النوع: المقص والعتلة والأرجوحة والروافع هي:ساق متينة تتحرك حول نقطة ثابتة تسمى نقطة ارتكاز وتؤثر عليها قوة ومقاومة

روافع النوع الثاني هي الروافع التي تقع نقطة مقاومتها بين نقطة الارتكاز والقوة المؤثرة. مثلا كسارة الجوز.

روافع النوع الثالث هي الروافع التي تقع قوتها المؤثرة بين نقطة الارتكاز والمقاومة. ومن الأمثلة على هذا النوع: الدباسة(الصنارة) والمكنسة اليدوية

رموز ومصطلحات

القوة:يرمز لها بالعربي بـ(ق) أو (ق1) (بالإنجليزية: F من Force)

المقاومة:يرمز لها بالعربي بـ(مق) أو (ق2) (بالإنجليزية: R من Resistance)

محور الارتكاز:يرمز له بالعربي بـ(ن) (بالإنجليزية: O من Fulcrum)

ذراع القوة:(هي المسافة بين نقطة القوة ومحور الارتكاز)ويرمز لها ب(ل1) (بالإنجليزية: D2)

ذراع المقاومة:(هي المسافة بين نقطة المقاومة ومحور الارتكاز) ويرمز لها ب(ل2) (بالإنجليزية: D1)

مكونات الرافعة

الرافعة : هي ساق متينة ترتكز على نقطة ثابتة تسمى نقطة الارتكاز وتؤثر عليها قوة ومقاومة

• ساق متينة (مستقيمة أو منحنية).
• نــقــــطـــة الارتــكـــاز(ن).
• القوة(ق):وهي مقدرة الإنسان على بذل شغل يغير من حركة الجسم
• المقاومة(م):هي مؤثر يعيق الجسم من الحركة

قانون الروافع

هوالقوة في ذراعها=المقاومة في ذراعهاوالذراع هوالمسافة بين القوة اوالمقاومة وبين نقطة الارتكاز بمعنى أنه إذا ضربنا القوة في ذراعها والمقاومة في ذراعها تعطينى نفس الناتج مثل (القوة =60 نيوتن وذراعها =30 سم) (والمقاومة == 120 نيوتن وذراعها == 15 سم) إذا ضربنا القوة في ذراعها == المقاومة في ذراعها == 1800 وهذا يعنى أن (القوة في ذراعها = المقاومة في ذراعها) و إن حاصل ضرب القوة أو المقاومة في ذراعها = عزم المقاومة أو القوة وأيضا هناك فوائد للروافع

النوع الأول

تكون نقطة الارتكاز بالوسط يكون موفر للجهد أحيانا في حالة إذا كانت ذراع القوة أكبر من ذراع المقاومة ولكن إذا تساوت القوة مع المقاومة أو كانت المقاومة أكبر من القوة فلا توفر الجهد أو حتى إذا كان ذراع المقاومة أكبر من ذراع القوة فلا يوفر الجهد

النوع الثانى

تكون المقاومة في الوسط تكون موفرة للجهد دائما لأن ذراع القوة يكون أكبر من ذراع المقاومة

النوع الثالث

تكون القوة في الوسط لا يوفر الجهد أبدا لأن ذراع المقاومة يكون أكبر من ذراع القوة ولكن تحمى اليدين من الأشياء الساخنة والباردة أو الدقة أثناء العمل مثل الملقط

كيفية تحديد نوع الرافعة

• نتخيل فكرة عملها
• نحدد المكون الذي في الوسط

*كما أن لها وظائف واهميات كثيرة منها :-

• تكبير القوة وتوفير الجهد *مثل:الـعـتــلــة
• زيـادة الــســــرعـــــة *مثل: مضرب الهوكى
• تــكــبــيــر الــمـسـافة *مثل: الـمـكـنسـة
• الـدقـة اثـنـاء الــعـمـل *مثل: الـمـلـقـاط
• نقـل القوة من مـكـان لآخـر *مثل: الـمـكـنسـة
• تـجــنــب الـمـخـــاطــر *مثل: ماسك الفحـم

طالع أيضا

• ترس

هذه بذرة مقالة عن الفيزياء بحاجة للتوسيع. شارك في تحريرها.