Πόλυς Άνιφτος

μηχανισμοί

περιεχόμενα

τύποι

μηχανικό πλεονέκτημα

λόγος ταχυτήτων

απόδοση

μοχλοί

πληροφορίες

είδη μοχλών

μοχλοί 1ου είδους

μοχλοί 2ου είδους

μοχλοί 3ου είδους

σύνδεσμοι

πληροφορίες

αντίστροφη κίνηση

μπρος πίσω

καμπάνα

παράλληλη κίνηση

περιστροφική/ ευθύγραμμη κίνηση

στρόφαλος και ολισθητήρας

έκκεντρα και ολισθητήρες

κυκλικά έκκεντρα

κίνηση εκκέντρων

γραμμικά έκκεντρα

πηγάδι

τροχαλίες

πληροφορίες

οδοντοτροχοί

πληροφορίες

πολλαπλοί οδοντοτροχοί Οδοντωτός Κανόνας

Στη σύγχρονη πραγματικότητα υπάρχει πληθώρα μηχανισμών. ένα μεγάλο ποσοστό των ανθρώπινων κατασκευασμάτων αποτελείται από μηχανισμούς- για την ακρίβεια υπάρχουν τόσοι πολλοί μηχανισμοί γύρω μας που τείνουμε να τους ξεχνούμε και να τους θεωρούμε δεδομένους.

απλά αντικείμενα όπως το ψαλίδι, το καροτσάκι στηρίζουν τη λειτουργία τους στις αρχές των μοχλών, ενώ πιο πολύπλοκα αντικείμενα όπως ένα αυτοκίνητο ή το ανθρώπινο σώμα μπορούν να περιέχουν εκατοντάδες μηχανισμούς.

Σελίδα 1 από 8

Μ Η Χ Α Ν Ι Σ Μ Ο Ι

Πόλυς Άνιφτος

μηχανισμοί: μηχανικό πλεονέκτημαΜερικές φορές, οι μηχανισμοί χρησιμοποιούνται για να μετατρέπουν μια μικρή κίνηση σε μια μεγαλύτερη κίνηση ή αντίστροφα. για παράδειγμα σε μια ψηλή ταχύτητα του ποδηλάτου, μια περιστροφή των πεταλιών προκαλεί πολλές περιστροφές του τροχού. με τον ίδιο τρόπο, στον κρίκο του αυτοκινήτου χρειάζονται πολλές περιστροφές για να ψηλώσει λίγο το αυτοκίνητο.

αυτή η ιδιότητα ονομάζεται λόγος ταχυτήτων και υπολογίζεται διαιρώντας την απόσταση που κινήθηκε η προσπάθεια δια την απόσταση που μετακινήθηκε το φορτίο

όπως ίσως να έχετε προσέξει, το μηχανικό πλεονέκτημα και ο λόγος ταχυτήτων πηγαίνουν μαζί χέρι- χέρι, δε μπορείς να ψηλώσεις το αυτοκίνητο ένα μέτρο και να γυρίσεις τον κρίκο μόνο μισό μέτρο γιατί έτσι θα καταβάλεις τεράστια προσπάθεια. σε έναν ιδανικό κόσμο ο λόγος ταχυτήτων και το μηχανικό πλεονέκτημα θα έπρεπε πάντα να ισοσταθμίζουν σε ένα ιδανικό σύστημα. με άλλα λόγια, αν σηκώσεις ένα αυτοκίνητο 5 εκατοστά γυρίζοντας τον κρίκο 500 εκατοστά τότε η προσπάθεια που θα χρειαζόταν θα είναι το ένα εκατοστό του βάρους του αυτοκινήτου. δυστυχώς, στην πραγματικότητα, η τριβή, η αντίσταση του αέρα και άλλες απώλειες δεν επιτρέπουν αυτή την περίπτωση από το να συμβαίνει. τα συστήματα δεν είναι αποδοτικά κατά 100%. η απόδοση ενός συστήματος μπορεί να υπολογιστεί αν διαιρέσουμε το μηχανικό πλεονέκτημα (μπ) δια του λόγου ταχυτήτων (λτ) και μετά πολλαπλασιάζοντας με 100% ώστε να πάρουμε ποσοστό.

απόδοση = μπ/λτ x 100%

μηχανισμοί: μοχλοίοι μοχλοί είναι η πιο απλή μορφή μηχανισμού και χρησιμοποιούνταν από την λίθινη εποχή. χρησιμοποιώντας ένα κλαδί και μια πέτρα μπορούσε ο πρωτόγονος άνθρωπος να σηκώσει βαριά φορτία. αυτό είναι ανάλογο με τη χρήση σήμερα ενός κατσαβιδιού για να βγάλουμε το κάλυμμα από ένα μπουκαλάκι μπογιάς.

ο μοχλός είναι μια στερεά και άκαμπτη ράβδος η οποία περιστρέφεται γύρω από ένα σταθερό σημείο (το υπομόχλιο). μια προσπάθεια ασκείται σε μια άκρη της ράβδου και προκαλεί την ανύψωση ενός φορτίου στην άλλη άκρη. μετακινώντας το υπομόχλιο πιο κοντά στο φορτίο μπορείς να σηκώσεις μεγαλύτερο φορτίο με λιγότερη προσπάθεια. (αυτό ονομάζεται μηχανικό πλεονέκτημα).

Σελίδα 2 από 8

Πόλυς Άνιφτος

αυτό είναι το πιο κοινό είδος μοχλού. στον μοχλό πρώτου είδους το υπομόχλιο βρίσκεται μεταξύ φορτίου και προσπάθειας.

η τραμπάλα του λούνα-παρκ είναι ένα παράδειγμα μοχλού πρώτου είδους. άλλα παραδείγματα είναι το ψαλίδι, το σκεπάρνι, το ανοικτήρι των αναψυκτικών και ο ζυγός.

μηχανισμοί: μοχλός πρώτου είδουςόταν η προσπάθεια και το φορτίο βρίσκονται σε ίδιες αποστάσεις από το υπομόχλιο, και έχουν την ίδια τιμή τότε το σύστημα βρίσκεται σε ισορροπία.αυξάνοντας την προσπάθεια θα μετακινηθεί το φορτίο. αν αυξηθεί το φορτίο, τότε η προσπάθεια πρέπει να αυξηθεί επίσης το ίδιο για να συνεχίσει να υπάρχει ισορροπία

μηχανισμοί: μοχλός δεύτερου είδουςσε ένα μοχλό δεύτερου είδους, το φορτίο βρίσκεται αναμεταξύ της προσπάθειας και του υπομοχλίου. ένα παράδειγμα μοχλού δεύτερου είδους είναι το καροτσάκι που χρησιμοποιείται στις οικοδομές. άλλα παραδείγματα είναι το ανοικτήρι των αναψυκτικών, και ο καρυοθραύστης.

Σελίδα 3 από 8

Πόλυς Άνιφτος

μηχανισμοί: μοχλός τρίτου είδους

σε ένα μοχλό τρίτου είδους, η προσπάθεια βρίσκεται μεταξύ του φορτίου και του υπομοχλίου. ένα παράδειγμα μοχλού τρίτου είδους είναι το φτυάρι. άλλα παραδείγματα είναι η τσιμπίδα, το καλάμι ψαρέματος, τα πόδια και τα χέρια μας.

μηχανισμοί: σύνδεσμοι

ο σύνδεσμος είναι ένας μηχανισμός που αποτελείται από μοχλούς που είναι συνδεδεμένοι μεταξύ τους. για να συνδέσουμε μαζί τους μοχλούς χρησιμοποιούμε βίδες ή με άλλους τρόπους, φτάνει να επιτρέπουν την ελεύθερη κίνηση. π.χ. καρφιά κλπ. ο σύνδεσμος χρησιμοποιείται για να αλλάξουμε την κατεύθυνση της δύναμης ή για να κάνουμε δύο ή περισσότερα αντικείμενα να κινούνται ταυτόχρονα. ο σύνδεσμος που κάνει τα αντικείμενα να κινούνται σε αντίθετες κατευθύνσεις ονομάζεται αναστροφέας κίνησης. ενώ ο σύνδεσμος που κάνει δύο αντικείμενα να κινούνται προς την ίδια κατεύθυνση ονομάζεται σύνδεσμος μπρος- πίσω. μηχανισμοί: σύνδεσμοι

οι σύνδεσμοι μπορούν επίσης να κάνουν δυο αντικείμενα να κινούνται παράλληλα. ονομάζονται σύνδεσμοι παράλληλης κίνησης

μηχανισμοί: σύνδεσμος αναστροφέας κίνησης

αν θέλουμε η έξοδος να κινείται στην ίδια κατεύθυνση με την είσοδο τότε χρησιμοποιούμε ένα σύνδεσμο μπρος- πίσω. αυτός αποτελείται από μοχλούς ενωμένους με δύο υπομόχλια.

Σελίδα 4 από 8

Πόλυς Άνιφτος

μηχανισμοί: στρόφαλος τύπου καμπάνας

ο σύνδεσμος παράλληλης κίνησης χρησιμοποιείται για να κάνει τα αντικείμενα να κινούνται προς την ίδια κατεύθυνση αλλά που έχουν κάποια απόσταση μεταξύ τους. υπάρχουν αρκετά καλά παραδείγματα για αυτή την περίπτωση. ο παντογράφος είναι ένας σύνδεσμος παράλληλης κίνησης που χρησιμοποιείται από τα ηλεκτρικά τρένα για να παίρνουν ενέργεια από τα σύρματα που βρίσκονται ψηλά. άλλη χρήση του παντογράφου είναι στην αντιγραφή σχεδίων από τους αρχιτέκτονες. άλλες χρήσεις είναι στα κουτιά εργαλείων που ανοίγουν και έχουν πολλές θήκες και κρατούνται οριζόντια. η παράλληλη κίνηση επιτυγχάνεται μόνο όταν οι μοχλοί στις απέναντι πλευρές του παραλληλογράμμου έχουν ίσα μήκη.

μηχανισμοί: στρόφαλος και ολισθητήρας

ο μηχανισμός 'whitworth' γρήγορης επιστροφής μετατρέπει την κυκλική κίνηση σε παλινδρομική, αλλά διαφέρει από τον στρόφαλο με τον ολισθητήρα, η εμπρόσθια παλινδρομική κίνηση έχει διαφορετικό ρυθμό από την κίνηση επιστροφής. στο κάτω μέρος του βραχίονα ο πύρος κινείται μόνο μερικές μοίρες για να παρασύρει το βραχίονα από τα αριστερά στα δεξιά, αλλά χρειάζεται όλο το υπόλοιπο της περιστροφής για να έρθει πίσω ο βραχίονας στην αρχική του θέση. αυτός ο μηχανισμός χρησιμοποιείται κυρίως σαν οδηγός σε μηχανές όπως η πλάνια.

μηχανισμοί: έκκεντρα και ολισθητήρες

Υπάρχουν πολλά διαφορετικά είδη έκκεντρων αλλά συνήθως τα κατηγοριοποιούμε σε δύο μεγάλες κατηγορίες: ΚΥΚΛΙΚΑ και ΓΡΑΜΜΙΚΑ. Τα κυκλικά μετατρέπουν την κυκλική κίνηση σε παλινδρομική. Η ακριβής απόσταση που κινείται ο ολισθητήρας εξαρτάται από το σχήμα του έκκεντρου. Χαρακτηριστικό παράδειγμα το έκκεντρο τύπου σαλιγκάρι που

Σελίδα 5 από 8

Πόλυς Άνιφτος

βλέπετε πιο πάνω.

Μηχανισμοί: Περιστροφικά έκκεντρα Τα έκκεντρα αυτά έχουν τεχνικά ονομαστεί περίτεχνα (ή πολύπλοκα έκκεντρα) διότι είναι δύσκολα στην κατασκευή. Ειδικότερα αυτά που πιθανόν να βρεθούν στο εργαστήριο του σχολείου. Εντούτοις, αν απλά θέλετε να χρησιμοποιήσετε ένα απλό έκκεντρο που δίνει παλινδρομική κίνηση πάνω-κάτω, για κάθε περιστροφή του έκκεντρου, ένα κυκλικό έκκεντρο που περιστρέφεται γύρω από ένα σημείο (άξονα) που δε βρίσκεται στο κέντρο του (αλλά έκκεντρα) θα είναι αρκετό. Σημειώστε πως ο ολισθητήρας που κινείται πάνω-κάτω μπορεί να είναι και ένας σύνδεσμος όπως φαίνεται εδώ.

Μηχανισμοί: Γραμμικά έκκεντρα

Το πηγάδι αποτελεί ένα τρόπο μετατροπής της περιστροφικής κίνησης σε γραμμική, συνήθως με κάποιο μηχανικό πλεονέκτημα. Ουσιαστικά πρόκειται για μοχλό πρώτου είδους, όπου η προσπάθεια ασκείται στο χερούλι του άξονα, το υπομόχλιο είναι στο κέντρο του άξονα και το φορτίο ασκείται στο σχοινί. Το μηχανικό πλεονέκτημα είναι περίπου ίσο με το μήκος της απόστασης μεταξύ του χεριού και του κέντρου του άξονα διά τη διάμετρο του άξονα.

Μηχανισμοί: Τροχαλίες

Εάν ο ιμάντας διασταυρώνει, τότε η οδηγούμενη τροχαλία θα περιστρέφεται προς την αντίθετη κατεύθυνση από αυτήν που περιστρέφεται η τροχαλία οδηγός. Ο λόγος ταχυτήτων δίδεται διαιρώντας τη διάμετρο της οδηγούμενης τροχαλίας διά τη διάμετρο της τροχαλίας οδηγού. Μερικές φορές ο ιμάντας και οι τροχαλίες έχουν δόντια για να αποφεύγεται η ολίσθηση του ιμάντα. Η αλυσίδα με τους οδοντοτροχούς που βλέπουμε στις ταχύτητες του ποδηλάτου είναι ουσιαστικά ένα σύστημα ιμαντοκίνησης με δόντια. Είναι πολύ ανθεκτική και αντέχει να μεταφέρει μεγάλα φορτία. Σε περίπτωση βλάβης όμως, μπορεί να κοπεί και να έχουμε ατυχήματα, ενώ με τον απλό ιμάντα απλά θα έχουμε ολίσθηση και θα ακούγεται ένα σφύριγμα που μας ειδοποιεί (π.χ. ο ιμάντας του αυτοκινήτου που σφυρίζει όταν δεν είναι καλά σφιγμένος)

Μηχανισμοί: Οδοντοτροχοί

Πολλοί οδοντοτροχοί μπορούν να ενωθούν μαζί και να κάνουν ένα συρμό

Σελίδα 6 από 8

Πόλυς Άνιφτος

οδοντοτροχών. Εάν υπάρχουν ζυγός αριθμός οδοντοτροχών τότε ο τελευταίος θα περιστρέφεται σε αντίθετη κατεύθυνση από τον πρώτο. Αν ο αριθμός των οδοντοτροχών είναι μονός τότε ο τελευταίος θα έχει την ίδια κατεύθυνση περιστροφής με τον πρώτο. Σημειώστε επίσης πως για τον απλό συρμό οδοντοτροχών που βλέπετε στο παράδειγμα εδώ, ο αριθμός των δοντιών των ενδιάμεσων οδοντοτροχών δεν επηρεάζουν την περιστροφή του τελευταίου (το λόγο ταχυτήτων) αλλά η περιστροφή του τελευταίου εξαρτάται μόνον από τηον πρώτο και τον τελευταίο οδοντοτροχό..

Μηχανισμοί: Συρμοί οδοντοτροχών

Ο λόγος ταχυτήτων μεταξύ δύο διαδοχικών οδοντοτροχών υπολογίζεται διαιρώντας τον αριθμό των δοντιών του οδηγούμενου με τον αριθμό των δοντιών του οδηγού. Ο λόγος ταχυτήτων ενός συρμού με πολλούς οδοντοτροχούς υπολογίζεται πολλαπλασιάζοντας τους λόγους ταχυτήτων όλων των ζευγαριών που υπάρχουν. Για παράδειγμα, εάν ο οδηγός έχει 60 δόντια και ο οδηγούμενος 20 δόντια, τότε ο λόγος ταχυτήτων είναι 20/60=1/3

Οδοντωτός ΚανόναςΧρησιμοποιείται για να μετατρέπει την περιστροφική κίνηση σε γραμμική. Συχνά ο οδοντοτροχός περιστρέφεται γύρω από ένα σταθερό σημείο και ο γραμμωτός κανόνας κινείται ελεύθερα – αυτή η τοποθέτηση χρησιμοποιείται στο τιμόνι του αυτοκινήτου. Εναλλακτικά, είναι σταθεροποιημένος ο κανόνας και κινείται πάνω κάτω κατά μήκος του ο στρογγυλός οδοντοτροχός (για παράδειγμα σε ανηφορικές ράγες του τρένου)

ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ

Γραμμική κίνηση – κίνηση σε ευθεία γραμμή, πχ η κίνηση του ηλεκτρικού τρένου πάνω στις ράγες.

Περιστροφική κίνηση – κυκλική κίνηση, πχ η κίνηση του τροχού ενός ποδηλάτου

Παλινδρομική κίνηση- επαναλαμβανόμενη κίνηση μπροστά –πίσω, πχ η κίνηση του εμβόλου (πιστόνι) μέσα σε μια μηχανή εσωτερικής καύσεως (μοτοσικλέτας ή αυτοκινήτου)

Ταλάντωση – επαναλαμβανόμενη κυκλική κίνηση μπροστά –πίσω, πχ η κίνηση του εκκρεμούς ενός ρολογιού τοίχου

Ισορροπία – κατάσταση κατά την οποία οι ροπές στις δύο πλευρές είναι ίσες.

Σελίδα 7 από 8

Πόλυς Άνιφτος

Υπομόχλιο – το σημείο γύρω από το οποίο υπάρχει περιστροφή

Σύνδεσμοι – δύο ή και περισσότεροι μοχλοί ενωμένοι για να επιτευχθεί η επιθυμητή κίνηση

Σελίδα 8 από 8