Oddiy mashinalar - bu bizga katta masofalarga kuch ishlatish yoki kuchni kuchaytirish orqali ishni osonlashtiradigan qurilmalar. Ular murakkabroq mashinalarning asosiy qurilish bloklari bo'lib, fizikada harakatni o'rganishga chuqur kiritilgan. Ushbu darsda asosiy e'tibor oltita klassik oddiy mashinalarga qaratiladi: tutqich, g'ildirak va o'q, shkiv, eğimli tekislik, vint va xanjar, ular ish bajarish uchun harakat va kuchni qanday o'zgartirishini o'rganadi.
Oddiy mashinalarning o'ziga xos xususiyatlariga sho'ng'ishdan oldin, ish tushunchasini tushunish kerak. Ish, fizikada, ob'ektga qo'llaniladigan kuch, u qo'llaniladigan masofaga ko'paytirilishi bilan belgilanadi. Matematik jihatdan u quyidagicha ifodalanadi:
\( W = F \times d \)Bu erda \(W\) ish, \(F\) - qo'llaniladigan kuch va \(d\) - masofa. Oddiy mashinalar qo'llaniladigan kuchni yoki kuch qo'llaniladigan masofani o'zgartiradi, ishning umumiy hajmini o'zgartirmasdan ish qanday bajarilishini o'zgartiradi.
Tutqich - bu tayanch nuqtasi deb ataladigan sobit nuqta atrofida aylanadigan qattiq novda. U momentlar printsipi asosida ishlaydi, bu erda tayanch nuqtasining bir tomonidagi moment (moment) boshqa tomondagi moment bilan muvozanatlanadi. Moment tatbiq etilgan kuch va tayanch nuqtasidan masofaning mahsulotidir va u quyidagicha ifodalanadi:
\( \textrm{Lahza} = F \times d \)Tutqichlar qo'llaniladigan kuch, tayanch nuqtasi va yukning nisbiy pozitsiyalariga qarab uch turga bo'linadi. Tahterevalli birinchi darajali tutqichning klassik namunasidir, bu erda tayanch nuqtasi kuch va yuk o'rtasida joylashgan.
G'ildirak va o'q kichikroq diametrli o'qga biriktirilgan katta diametrli g'ildirakdan iborat. G'ildirakni (yoki o'qni) aylantirish boshqa qismning harakatlanishiga olib keladi, bu kuch yoki tezlikni samarali ravishda oshiradi. Mexanik ustunlik, ya'ni mashinaning unga kiritilgan kuchni ko'paytirish omili g'ildirak va o'qning radiusiga bog'liq:
\( \textrm{Mexanik ustunlik} = \frac{\textrm{G'ildirak radiusi}}{\textrm{Aks radiusi}} \)Ushbu oddiy mashina shamol tegirmonlari va avtomobillarni boshqarish tizimlari kabi qurilmalarda ko'rinadi, bu aylanish harakati qanchalik kam harakat bilan osonlashtirilganligini ko'rsatadi.
Kasnak - bu arqon yoki kabelning harakatini qo'llab-quvvatlash uchun mo'ljallangan o'qdagi g'ildirak. Kasnaklar qo'llaniladigan kuchning yo'nalishini o'zgartirishi mumkin, ko'pincha yukni ko'tarish uchun zarur bo'lgan kuchni kamaytiradi. Yagona statsionar kasnak mexanik afzalliklarni ta'minlamaydi, ammo kasnaklar tizimi (blok va to'siq) og'irlikni taqsimlash orqali og'ir narsalarni ko'tarish uchun zarur bo'lgan kuchni sezilarli darajada kamaytirishi mumkin. Kasnak tizimining mexanik ustunligi yukni qo'llab-quvvatlaydigan arqon segmentlari soniga teng:
\( \textrm{Mexanik ustunlik} = \textrm{Qo'llab-quvvatlovchi arqon segmentlari soni} \)Eğimli tekislik - gorizontalga burchak ostida egilgan tekis sirt. Bu ishni uzoqroq masofaga yoyib, yukni osonroq ko'tarish imkonini beradi. Eğimli tekislik qanchalik uzun bo'lsa, ob'ektni ma'lum bir balandlikka ko'tarish uchun kamroq kuch kerak bo'ladi. Eğimli tekislikning mexanik ustunligi quyidagilar bilan belgilanadi:
\( \textrm{Mexanik ustunlik} = \frac{\textrm{Nishab uzunligi}}{\textrm{Nishab balandligi}} \)Ushbu tamoyil rampalar va slaydlarda qo'llaniladi, yuklarni yuk mashinalariga yuklash yoki og'ir mebellarni ko'chirish kabi vazifalarni soddalashtiradi.
Vint, mohiyatan silindrga o'ralgan, aylanish harakatini chiziqli harakatga aylantiradigan moyil tekislikdir. Vint burilganda, iplar aylanish kuchini vintga perpendikulyar chiziqli kuchga aylantiradi, shu bilan birga narsalarni ko'taradi yoki tortadi. Vintning mexanik afzalligi uning iplari orasidagi masofaga bog'liq:
\( \textrm{Mexanik ustunlik} = \frac{2\pi \times \textrm{Vintning radiusi}}{\textrm{Pitch}} \)bu erda pitch - qo'shni iplar orasidagi masofa.
Takoz - ikkita eğimli tekislikdan tashkil topgan qurilma. U o'zining keng uchiga qo'llaniladigan kuchni uning eğimli yuzalariga perpendikulyar kuchlarga aylantiradi. Takoz qanchalik o'tkirroq bo'lsa (uning eğimli sirtlari orasidagi burchak kichikroq bo'lsa), u perpendikulyar kuchga ega bo'ladi. Ushbu oddiy mashina pichoq va bolta kabi narsalarni kesish va bo'lishda keng qo'llaniladi.
Oddiy mashinalar bizning kundalik hayotimizda muhim rol o'ynaydi va harakat va kuchni o'zgartirish orqali vazifalarni osonlashtiradi. Ushbu asosiy mexanik tamoyillarni tushunish murakkabroq mashinalarni o'rganish va fizika faniga chuqurroq kirish uchun zamin yaratadi. Oddiy mashinalar qanday ishlashini o'rganish orqali biz atrofimizdagi dunyoning asosiy operatsiyalari va zamonaviy hayotni imkon beradigan muhandislik tamoyillari haqida tushunchaga ega bo'lamiz.
