Sadə maşınlar daha böyük məsafələrə güc tətbiq etmək və ya qüvvəni gücləndirməklə işi asanlaşdıran cihazlardır. Onlar daha mürəkkəb maşınların əsas tikinti bloklarıdır və fizikada hərəkətin öyrənilməsinə dərindən inteqrasiya olunub. Bu dərs altı klassik sadə maşına diqqət yetirir: qol, təkər və ox, kasnak, maili təyyarə, vint və paz, onların işi yerinə yetirmək üçün hərəkət və qüvvəni necə dəyişdirdiyini araşdırır.
Sadə maşınların xüsusiyyətlərinə keçməzdən əvvəl iş anlayışını başa düşmək vacibdir. Fizikada iş bir cismə tətbiq olunan qüvvənin onun tətbiq olunduğu məsafənin çarpımı kimi müəyyən edilir. Riyazi olaraq belə ifadə edilir:
\( W = F \times d \)burada \(W\) iş, \(F\) tətbiq olunan qüvvə və \(d\) məsafədir. Sadə maşınlar ya tətbiq olunan qüvvəni, ya da gücün tətbiq olunduğu məsafəni dəyişir, işin ümumi həcmini dəyişmədən işin necə aparıldığını dəyişir.
Qolu dayaq nöqtəsi adlanan sabit bir nöqtə ətrafında fırlanan sərt çubuqdur. Bu, dayaq nöqtəsinin bir tərəfindəki momentin (fırlanma anı) digər tərəfdəki an ilə balanslaşdırıldığı anlar prinsipi ilə işləyir. An, tətbiq olunan qüvvənin və dayaq nöqtəsindən olan məsafənin məhsuludur və bu ilə verilir:
\( \textrm{An} = F \times d \)Tətbiq olunan qüvvənin nisbi mövqelərindən, dayaq nöqtəsindən və yükdən asılı olaraq rıçaqlar üç növə bölünür. Tahterevalli birinci dərəcəli qolun klassik nümunəsidir, burada dayaq nöqtəsi qüvvə və yük arasındadır.
Təkər və ox daha kiçik diametrli oxa qoşulmuş daha böyük diametrli təkərdən ibarətdir. Təkərin (və ya oxun) döndərilməsi digər hissənin hərəkət etməsinə səbəb olur, qüvvə və ya sürəti effektiv şəkildə artırır. Mexaniki üstünlük, yəni maşının ona tətbiq etdiyi qüvvəni artıran amil, təkər və oxun radiusundan asılıdır:
\( \textrm{Mexanik Üstünlük} = \frac{\textrm{Təkərin radiusu}}{\textrm{Oxun radiusu}} \)Bu sadə maşın külək dəyirmanları və avtomobil sükan sistemləri kimi cihazlarda görünür və fırlanma hərəkətinin daha az səylə asanlaşdırıldığını nümayiş etdirir.
Kasnak, ipin və ya kabelin hərəkətini dəstəkləmək üçün hazırlanmış bir ox üzərində bir təkərdir. Kasnaklar tətbiq olunan qüvvənin istiqamətini dəyişə bilər, çox vaxt yükü qaldırmaq üçün lazım olan qüvvəni azaldır. Tək sabit kasnak heç bir mexaniki üstünlük təmin etmir, lakin kasnaklar sistemi (blok və çarx) çəki paylayaraq ağır obyektləri qaldırmaq üçün lazım olan qüvvəni əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilər. Kasnak sisteminin mexaniki üstünlüyü yükü dəstəkləyən ip seqmentlərinin sayına bərabərdir:
\( \textrm{Mexanik Üstünlük} = \textrm{Dəstəkləyici İp Seqmentlərinin Sayı} \)Maili müstəvi, üfüqi bir açı ilə əyilmiş düz bir səthdir. İşi daha uzun məsafəyə yaymaqla yükü daha asan qaldırmağa imkan verir. Maili müstəvi nə qədər uzun olarsa, cismi müəyyən hündürlüyə qaldırmaq üçün bir o qədər az qüvvə lazımdır. Maili bir təyyarənin mexaniki üstünlüyü aşağıdakılarla müəyyən edilir:
\( \textrm{Mexanik Üstünlük} = \frac{\textrm{Yamacın uzunluğu}}{\textrm{Mail hündürlüyü}} \)Bu prinsip malların yük maşınlarına yüklənməsi və ya ağır mebellərin daşınması kimi işləri asanlaşdıran panduslarda və sürüşmələrdə tətbiq edilir.
Vida, mahiyyətcə, fırlanma hərəkətini xətti hərəkətə çevirən, silindr ətrafında bükülmüş meylli bir təyyarədir. Vida çevrildikdə, iplər fırlanma qüvvəsini vidaya perpendikulyar olan xətti qüvvəyə çevirir, beləliklə, obyektləri bir-birinə qaldırır və ya çəkir. Vidanın mexaniki üstünlüyü onun yivləri arasındakı məsafədən asılıdır:
\( \textrm{Mexanik Üstünlük} = \frac{2\pi \times \textrm{Vida radiusu}}{\textrm{Pitch}} \)burada meydança bitişik iplər arasındakı məsafədir.
Paz iki meylli təyyarədən ibarət bir cihazdır. Geniş ucuna tətbiq olunan qüvvəni meylli səthlərə perpendikulyar qüvvələrə çevirir. Paz nə qədər kəskindir (onun meylli səthləri arasındakı bucaq daha kiçikdir), perpendikulyar olaraq tətbiq etdiyi qüvvə bir o qədər böyükdür. Bu sadə maşın bıçaq və balta kimi əşyaların kəsilməsində və parçalanmasında geniş istifadə olunur.
Sadə maşınlar gündəlik həyatımızda mühüm rol oynayır, hərəkət və qüvvəni dəyişdirərək işləri asanlaşdırır. Bu əsas mexaniki prinsipləri başa düşmək daha mürəkkəb mexanizmləri araşdırmaq və fizika elminə daha dərindən girmək üçün zəmin yaradır. Sadə maşınların necə işlədiyini öyrənməklə biz ətrafımızdakı dünyanın əsas əməliyyatları və müasir həyatı mümkün edən mühəndislik prinsipləri haqqında anlayışlar əldə edirik.
