اهرم از یک میله و یک تکیه گاه تشکیل شده‌است. نیروی وارد به اهرم در یک نقطه باعث می شود که نیروی دیگری در نقطه دیگری روی اهرم به نیروی مقاوم (جسم) وارد شود. این جسم میتواند سنگی باشد که باید از زمین بلند شود. نیروی محرک هم نیرویی است که شخصی جهت بلند کردن سنگ یا جابجایی آن بر دسته اهرم وارد می‌نماید.
بقیه در دامۀ مطلب ...
ماشین ها
با نگاهی به محل زندگی وکار خود می توانید به راحتی انواع ماشینهای ساده را ببینید کلید برق،دستگیره ی در ،کارد،پیچ گوشتی ،وحتی کلید های صفحه ی کامپیوتر همگی وسایلی هستند که کار انجام شده روی خود را به کار مفید تبدیل می کنند هر کس بدون این که اطلاع داشته باشد ،تعداد زیادی از ماشین های ساده را به کار می برد ،اما آیا می دانید که ماشین ساده چیست ؟
در واقع گروهی از ماشینها که پایه و اساس ساخت ماشین های دیگر را تشکیل می دهند ،ماشین های ساده نامیده می شوند. ماشین های دیگر حالت تغییر شکل یافته ی ماشینهای ساده ،یا ترکیبی از چند ماشین ساده با یکدیگر هستند.
ماشین ساده در فیزیک به هر وسیله ای که برای انجام کار فقط به اعمال یک نیرونیاز دارد. از ماشینهای ساده می توان به (سطح شیبدار،پیچ ،گوه ،اهرم ،چرخ ، قرقره)اشاره نمود تمام اینها نیروی کم را به نیروی زیاد تبدیل می کنند یا بالعکس. همچنین ممکن است جهت نیرو را عوض می کنند.
اهرم اولین بار توسط دانشمند یونانی، اَرَشْمیدُس در سال ۲۶۰ قبل از میلاد توصیف شده است. او گفته است: «به من جایی برای ایستادن بدهید، من زمین را جابه‌جا خواهم کرد.»
اهرم از سه بخش بازوی محرک، بازوی مقاوم و تکیه‌گاه تشکیل شده است.نیروی محرک بر بازوی محرک وارد می‌شود و نیروی مقاوم که معمولاً وزنه است، بر بازوی مقاوم وارد می‌شود. اهرم‌ها بسته به محل تکیه‌گاه به سه دسته تقسیم‌بندی میشوند.
بطور ساده منظور ما از اهرم میله ای است که میتواند حول یک تکیه گاه دوران کند .مانند الاکلنگ،دیلم ،قرقره ،و .....
اهرم ها یا ماشینها با پنج ویژگی یا حالت به ما کمک می کنند
1-افزایش یا کاهش نیرو مانند ناخن گیریا قیچی سلمانی
2- تغییر جهت نیرو مانند جک ماشین
3-افزایش مسافت مانند جاروی رفتگران
4-افزایش سرعت مانند استفاده از فرغون یا سطح شیبدارکه بارها یا وسایل سریع تر جابجا میشوند
5-انتقال نیرو که در تمامی ماشین ها انتقال نیرو وجود دارد وبه نوعی نیرو را منتقل می کنند.
اهرم بر اساس قرار گرفتن محل تکیه گاه, نیروی محرک و نیروی مقاوم به چند نوع تقسیم می شوند:
الف) اهرم نوع اول
در صورتیکه تکیه گاه بین نقطه اثر نیروی مقاوم و نیروی محرک باشد, اهرم از نوع اول است.
اهرم نوع اول به سه حالت دیده می شود:
a) حالت اول :
زمانیکه تکیه گاه درست در وسط نیروی محرک و نیروی مقاوم قرار گرفته باشد, در این صورت بازوی محرک و بازوی مقاوم با هم برابرند.
در این حالت, اهرم فقط از راه تغییر جهت نیرو به ما کمک می کند.
نکته: مزیت مکانیکی این اهرم همیشه یک است.
مانند قرقره ثابت ،آلاکلنگ
b) حالت دوم :
زمانیکه تکیه گاه بین نیروی محرک و نیروی مقاوم ولی نزدیک به نیروی مقاوم باشد, در این حالت, اهرم از راه های زیر به ما کمک می کند.
1)تغییر جهت نیرو: زیرا تکیه گاه بین نیروی محرک و مقاوم قرار دارد.
2) افزایش نیرو: زیرا بازوی محرک بزرگتر از بازوی مقاوم است. (LR>LE)
نکته: مزیت مکانیکی این اهرم همواره از یک بیش تر است.
مانند میخ کش
c) حالت سوم :
زمانیکه تکیه گاه بین نیروی محرک و نیروی مقاوم بوده ولی نزدیک به نیروی محرک باشد, در این حالت اهرم از راه های زیر به ما کمک می کند.
1)تغییر جهت نیرو: زیرا تکیه گاه بین نیروی محرک و مقاوم قرار است.
2) افزایش مسافت اثر نیرو: زیرا بازوی مقاوم بزرگتر از بازوی محرک است. (LR >LE)
نکته: مزیت مکانیکی این اهرم همواره از یک کم تر است.
مانند قیچی کاغذ بری
اهرم نوع دوم
در این نوع از اهرم تکیه گاه بر یکی از دو انتهای میله منطبق است، اگر نیروی محرک بر انتهای دیگر میله و بطور قائم به سمت بالا وارد شود، نیروی مقاوم بر وسط میله در راستای قائم و به سمت بالا وارد می‌شود. در این حالت نیروی مقاوم بین تکیه گاه و نیروی محرک قرار دارد.
اهرم نوع دوم مانند :چرخ دستی -فرغون - فندق شکن،گیوتین کاغذ،پانچ-درب بطری باز کن و...
اهرم نوع سوم
در این نوع اهرم که عکس نوع دوم است. میله از یکی از دو انتهای خود از بالا به تکیه گاه تکیه کرده است و نیروی محرک بر وسط میله اثر می‌کند، در راستای قائم و به سمت بالا و نیروی مقاوم بر انتهای دیگر میله و در راستای قائم به سمت بالا وارد می‌شود. در این نوع اهرم نیروی محرک بین تکیه گاه و نیروی مقاوم قرار دارد. مزیت مکانیکی اهرم همچون هر ماشین از نسبت نیروی محرک و مقاوم بدست می‌آید.
البته اگر از اصطکاک صرفنظر کنیم، مزیت مکانیکی اهرم از نسبت طول بازوی محرک بر طول بازوی مقاوم هم بدست می‌آید.
مانند :دست وپای انسان ،راکت تنیس، چوب بیس بال ،برف پاک کن ماشینِ -انبریخ – جاروی فراشی- موچین- قند گیر و....
مزیت مکانیکی
مزیت مکانیکی یک اهرم به ما نشان می‌دهد که استفاده از یک اهرم (به طور کلی هر ماشین ساده) چه قدر مفید است و ماشین، نیروی وارده را چند برابر کرده است. مزیت مکانیکی کمیتی بی‌بُعد می‌باشد.
رابطه کلی برای تمام ماشینها یا مزیت مکانیکی واقعی ('A) : نیروی مقاوم R (نیرویی که ماشین بر جسم وارد می‌کند) تقسیم بر نیروی محرک E (نیرویی که ما بر ماشین وارد می‌کنیم).
R / E
R: نیروی مقاوم
E: نیروی محرّک
رابطه ویژه اهرم‌ها در صورت وجود نداشتن اصطکاک (مزیت مکانیکی کامل (A) ) : در صورت وجود نداشتن اصطکاک مزیت مکانیکی کامل داریم که از تقسیم طول بازوی محرک (LE)، بر طول بازوی مقاوم (LR) به دست می‌آید:
LE / LR
LE : طول بازوی محرک
LR : طول بازوی مقاوم
