دید کلیشخصی میخواهد وزنه فوق العاده سنگینی را نه از راه
پله بلکه از طریق پنجره ساختمان به داخل ساختمان انتقال دهد. او برای
این کار از طناب و قرقره استفاده میکند. این وسایل باعث میشوند که
وزنه با نیروی کمتر از وزن خود بالا کشیده شود. این
کار چگونه عملی میشود؟ قرقره ثابتسیستمی را در
نظر بگیرید که در آن طناب به قرقرهای وصل شده است در این حالت طناب از
روی قرقره میگذرد. اگر طناب همگن باشد، کشش طناب در تمام
طول آن یکسان خواهد بود. اگر کشش طناب در یک طرف قرقره با طرف دیگرش
متفاوت باشد، قرقره شروع به چرخش میکند تا کشش طنابها در طرفین برابر
شود. در چنین حالتی نیروی کشش طناب فقط نصف وزن جسم است. زیرا دو نیروی
مساوی به سمت بالا با نیروی وزن رو به پایین جسم را در حال تعادل
نگه میدارند. در حالت کلی ، قرقره ثابت فقط جهت نیرو را تغییر میدهد.
قرقره متحرکسیستم دیگری
که به بالا بردن اجسام کمک میکند قرقره متحرک است. انتهای طنابی را به
تکیه گاه ثابتی ببندید و انتهای
دیگرش را که از شیار قرقره متصل به وزنهای وصل شده ، عبور داده و بالا
بکشید. از هیچ ، چیزی بدست آورده اید؟درست است که به کمک قرقرهها
جسم را با نیروی کمتری بالا میبرید، اما باید طناب را بیشتر از حالتی
که جسم را مستقیما بالا میبرید، بکشید. هر بار که شما طناب را 3m با
دست بکشید، جسم فقط 1.5m بالا میآید. توجیه این مساله چنین است که اگر
جسم 1.5m بالا بیاید، هر دو طرف طناب که جسم را نگه داشته اند نیز 1.5
متر کوتاه میشوند. بنابراین ، شما باید 3m طناب کشیده باشید. یعنی ،
جسم با نیرویی برابر نصف وزن آن بالا کشیده میشود.
قرقره مرکبهدف از به کار
بردن دستگاهها کاهش نیروی محرک است. میتوان دستگاه قرقرهها را طوری
باهم ترکیب کرد که نیروی محرک بازهم کمتر شود. اگر قرقره متحرکی که
وزنهای به آن بسته شده را از طریق طنابی به یک قرقره ثابت سوار کنیم.
نیروی مقاوم به جای دو طناب ، میان سه طناب تقسیم میشود. در این حالت
بازوی محرک سه برابر بازوی مقاوم می باشد. با استفاده از قرقرههای
بیشتر ، بازهم میتوان نیروی محرک را کمتر کرد. خیالاتی نشویدکم کردن نیروی محرک با به کار بردن تعداد
بیشتری از قرقرهها محدودیت دارد. زیرا در تحلیل اخیر از عواملی همچون
نیروی اصطکاک ، وزن قرقرههای
متحرک کشسانی طناب و مقاومت هوا صرف نظر کردهایم.
در حالت واقعی مساله ، هر بار که یک قرقره اضافه کنیم اصطکاک دستگاه
افزایش مییابد. اگر قرقره متحرک باشد که در واقع این نوع قرقره نیروی
محرک را کاهش میدهد، وزن آن به نیروی مقاوم اضافه میشود. نیروی محرک
در یک دستگاه واقعی همواره از نیروی محرک ایده آلی که با تقسیم نیروی
مقاوم میان طنابها بدست میآید، بزرگ است. مزیت مکانیکی قرقرهمزیت مکانیکی کمیتی بی بعد است که در ماشین مکانیکی مطرح میشود. طبق
تعریف نسبت بازوی محرک بر بازوی مقاوم یا نیروی مقاوم بر نیروی محرک
مزیت مکانیکی دستگاه میباشد. این مقدار برای قرقره ثابت و متحرک 2
بوده و برای قرقره متحرکی که از دو تا قرقره ثابت و متحرک تشکیل شده
برابر 3 میباشد. مباحث مرتبط با عنوان
|