Vienkāršie mehānismi

Vienkāršs mehānisms ir ierīce, ar kuru palīdzību var ļoti vienkārši samazināt nepieciešamo spēku, lai paveiktu fizikālu darbu. Piemēram, vienkāršie mehānismi ir svira, trīsis, slīpa plakne, grieztuve, ķīlis, skrūve un tā tālāk. Šādus mehānismus izmantoja jau vairākus gadu tūkstošus pirms mūsu ēras.

Svira

            Svira ir ierīce, kas sastāv no izturīga stieņa un atbalsta punkta, ap kuru stienis var rotēt. Par šī fizikas principa atklājēju uzskata Arhimēdu.Arhiēds Viņa atklājumu raksturo citāts: "Dodiet man atbalsta punktu un es izkustināšu zemi!” Ar tās palīdzību, vienā galā pieliekot salīdzinoši mazu spēku, otrā galā iegūst lielāku spēku. Svira ir viens no vienkāršajiem mehānismiem, kas bija pazīstams jau senajās civilizācijās. Senajās civilizācijās sviru izmantoja , lai paceltu lielus smagumus, jo nebija tādu ierīču kā ceļamkrāni. Arī mūsdienās cilvēki bieži izmanto sviras principu. Sviras princips tiek izmantots sviras svaros, spaiņa ar ūdeni izcelšanai no akas, smagu ķermeņu pacelšanai. Sviras darbības princips tiek izmantots vairākos vienkāršos rokas instrumentos, kur roku radītais spēks tiek vairākkārtīgi palielināts. Šādi instrumenti ir, piemēram, šķēres, knaibles, plakanknaibles, šķēres metāla griešanai utt. Sviras pārliktņa daļas uz abām pusēm no atbalsta punkta sauc par sviras pleciem.

Masas noteikšana ar sviras svariem.

          Fizikas kabinetā ir laboratorijas svari. Svaru kārts atbalstīta vidū, abi tās pleci ir vienādi. Ja svari nostājas līdzsvarā, tad at­svaru masa ir vienāda ar sveramā ķermeņa masu. Svaru darbības pamatā ir smaguma spēks F sm = mg. No formulas redzams, ka starp masu un smaguma spēku ir tiešā proporcionalitāte. Kad svari ir līdzsvarā, tad abos svaru kausos esošo ķermeņu smaguma spēki ir vienādi un arī to masas ir vienādas.
Ievērojiet, ka atsvaru masa ir tik pat liela kā preces masa! Iznāk, ka svērājam jāveic «dubults darbs» — uz svaru kausa jāliek tikpat daudz atsvaru, cik daudz sver preces.
Ja maina svaru plecu attiecību, piemēram, no 1 : 1 uz 1 : 10, tad, lai svarus līdzsvarotu, pie garākā pleca jāpieliek desmit reizes mazāks spēks. Tātad atsvaru masa ir desmit reizes mazāka nekā preces masa. Šādus svarus sauc par decimālsvariem . Tos iz­manto noliktavās. Taču svaru plecu attiecība var būt «vēl labvēlīgāka». Tāpēc par svērājiem var strādāt cilvēki, kas ar fizisku spēku īpaši ne­izceļas. Varat iedomāties, cik liela atsvaru masa būtu jāpārcilā, lai noteiktu, piemēram, automobiļa un kravas kopējo masu!

Trīsis

            Trīsis ir ritenītis, kura malā ir izveidota rieva un kurš nostiprināts skavā. Pāri trīsim parasti ir pārvilkta virve, trose vai ķēde. Trīšus iedala kustīgajos un nekustīgajos trīšos. Kustīgā trīša ass paceļas un nolaižas reizē ar kravu, savukārt nekustīgā trīša ass nepārvietojas, paceļot kravu. Trīšus arī mūsdienās izmanto kravu pacelšanai, uz kuģiem, liftos arī akas grieztuvēs.



 

Ķīlis

            Ķīlis ir trijstūra formas instruments ar divām slīpām plaknēm un asu leņķi starp tām. Tas ir viens no vienkāršākajiem mehānismiem. Ķīlis paredzēts objekta sašķelšanai, divu objektu atdalīšanai, objekta pacelšanai vai noturēšanai vietā. Tas darbojas, uz tā pamatnes pielikto spēku pārnesot perpendikulāri tā darba virsmām. Ķīļa lietderību raksturo tā garuma un leņķa attiecība: efektīvāks ķīlis ir garāks, ar šaurāku leņķi. Mūsdienās ķīlis ir sastopams tādos sadzīves priekšmetos kā cirvis un nazis.

                                                          

Slīpā plakne

          Pavisam vienkāršs mehānisms ir slīpā plakne. Slīpās plaknes ir visas uzbrauktuves uz tiltiem, uzbērumiem, karjeros, daudzstāvu garāžas . Pa slīpumu uzripina vai uzstumj smagus priekšmetus, jo tā ir vieglāk pārvarēt Zemes pievilkšanās spēku, kas darbojas uz kravu. Izmantojot slīpo plakni, ir vajadzīgs mazāks spēks, nekā tad, ja kravu ceļ vertikāli augšup. Tiesa, pa slīpo plakni jānoiet garāks ceļš, nekā priekšmetu ceļot. Uz slīpās plaknes ”zaudē ceļu”, toties ”iegūst spēku”.  

      Viens no slīpās plaknes paveidiem ir skrūve. Skrūves vītne ir kā uz cilindra ”uztīta” slīpā plakne. Skrūves parasti izgatavo no metāla, bet ir gadījumi kad tās tiek ražotas arī no plastmasas un citiem materiāliem. Dzelzs skrūves parasti cinko, lai tās neoksidētos.