Машины. Как всё устроено — МНОГОКНИГ.lv

категории

книги

НовинкиАкции %АвтомобилиДетективы, боевикиДетская литератураДом, быт, досугИностранные языки, словариИстория, политикаКомпьютерные технологииЛюбовный романМедицина и здоровьеПодарочные изданияПсихология, философияПутеводители, атласыСовременная и классическая литератураСпорт, оружие, рыбалкаСувениры. АксессуарыФантастикаЭзотерика, астрология, магияЭкономическая литература

Подарочные карты

игры, игрушки

MNOGOKNIG Games
Игрушки
Книги-игры
Настольные игры
Развивающие игры

товары для малышей

Прорезыватели и пустышки
Шезлонги и качели
Автокресла
Аксессуары для защиты ребенка
Вигвам
Детская мебель
Детская одежда
Детские кроватки
Кровать для путешествий
Купание малыша
Матрасы
Подушки для беременных
Развивающие игрушки для малышей
Текстиль
Товары для кормления
Уход за малышом
Ходунки

товары для праздника

Все открытки
Карнавальные костюмы, маски и аксессуары
Одноразовая посуда
Подарочные коробки
Подарочные пакеты
Свечи
Шарики

товары для школы

Бумажная продукция
Глобусы
Канцелярские товары
Папки
Пеналы
Товары для творчества
Школьные ранцы

товары для живописи, рукоделия и хобби

Декорирование
Жемчуг эффект для декупажа
Живопись
Контур по стеклу и керамике
Контур по ткани
Краски для свечей
Маркеры для скетчинга
Моделирование
Прочее
Рукоделие

традиционные товары

Костровые чаши и очаги
Матрёшки
Платки
Самовары
Фарфоровые фигурки

другие товары

Аксессуары для девочек
Аксессуары для мальчиков
Товары для пикника
Фотоальбомы

издательство

Об издательстве
Многоразовые наклейки
Настольные игры
Рабочие тетради для дошкольников
Рабочие тетради для школьников
Развивающее лото
Раскраски для девочек
Раскраски машины и техника
Раскрась водой!
Учебные пособия для дошкольников

Новости

Код: 9785041115869

€49. 99

Купить

Автор: ЛИ МИНЬ (худ.)
Издательство: Эксмо
Серия: как все устроено
Год издания: 2020
Кол-во страниц: 26
Тип обложки: Твердая бумажная
Формат: 70×108/8
Вес: 1000
Возрастные ограничения: 0+
Примечание:
Кол-во страниц
26
Формат
35 x 25.5 x 3
Тип обложки
Картон

Доступность в магазинах

Есть на складе

Для всех, кто интересуется машинами, машинками и всевозможными механизмами, кто хочет узнать, «как это работает» и «почему оно едет?».
Это настоящая энциклопедия транспорта – 100 разных типов машин и механизмов! А еще здесь так много открывающихся окошек и подвижных конструкций!

Перед тем как заехать за товаром в магазин, пожалуйста, позвоните в нужный филиал, чтобы убедиться, что товар есть на месте.

Для тех, кто любит книжки исключительно про машинки

1. Крутая автомеханика
2. Учимся вместе с Олли и Молли. Автомобиль
3. Почему я люблю тракторы
4. Саша и трактор
5. Кто как называется?
6. Дорожные сказки
7. Пора в ремонт
8. История автомобилей. Рассказывает Мулле Мек
9. Мулле Мек собирает автомобиль
10. Ехали машинки
11. Мы строим дом

Ник Арнольд 
«Крутая автомеханика»
Художник Алан Сандерс
Перевод с английского Ульяны Сапциной
Издательство «Лабиринт», 2019

Не у каждого есть возможность заглянуть под капот настоящего автомобиля – а ведь так интересно посмотреть, как там все устроено! Благодаря этой книге можно не только увидеть различные механизмы, которые приводят автомобиль в движение, и почитать о них, но и собрать их движущиеся модели. Каждый разворот посвящен той или иной системе – двигателю и подвеске, тормозам и рулевому управлению. В нескольких небольших абзацах рассказывается о физических принципах, по которым работает эта система, и приводится схема того, как из включенных в книгу картонных деталей построить модель механизма. Конечно, при таком наглядном способе изучения намного проще понять, как работают эти системы.
Книга подойдет младшим школьникам и старшим дошкольникам, особенно тем, у кого уже есть опыт сборки относительно сложных конструкторов. Ну а тем, кто только начинает изучение механики, на помощь могут прийти взрослые.

Антти Никунен
«Учимся вместе с Олли и Молли. Автомобиль»
Иллюстрации автора
Перевод с финского Дарьи Хиль
Издательство «Пешком в историю», 2021

Если ребенку уже недостаточно просто рассматривать машины на улице и он хочет узнать, чем один автомобиль отличается от другого и как они устроены внутри, самое время взять в руки эту книгу. Все сведения о машинах здесь поданы максимально доступно, в виде инфографики. Автор объясняет, чем хэтчбек отличается от седана, как устроена тормозная система автомобиля, как работает двигатель и что означают значки на приборной панели. А еще рассказывает об основных правилах дорожного движения (и для пешеходов, и для водителей) и даже предлагает попрактиковаться в них в игре, помогая главным героям разными способами добраться до пункта назначения. А в конце книги есть игра на закрепление прочитанного, в которой детям надо вспомнить, где та или иная деталь находится в машине.

Давина Белл
«Почему я люблю тракторы»
Художник Йенни Левли
Перевод с английского Дарьи Налепиной
Издательство «Нигма», 2021

Мальчик Фрэнки с мамой отправились в библиотеку. Он хочет почитать книгу о том, что любит больше всего на свете – о тракторах, и по маминой реакции («Ну почему про тракторы всегда!») сразу становится понятно, что это увлечение длится уже не первый месяц. Она умоляет Фрэнки взять книгу о чем-нибудь еще, а когда тот не соглашается, спрашивает, почему именно тракторы настолько его занимают. И мальчик подробно объясняет, чем замечательны эти машины и сколько всего они умеют. И это совсем не сухие факты о тракторах: вся история рассказана стихами в форме живого диалога между мамой и Фрэнки.
И ребенок-читатель, и родитель легко узнают себя в героях книги: в полном энтузиазма мальчике и немножко уставшей маме, которая в конце истории конечно же берет для сына желанную книгу.
Очарования книге добавляют и яркие иллюстрации, на которых можно подолгу рассматривать и интерьеры библиотеки, и самые разные тракторы и другие машины.

Эва Виден
«Саша и трактор»
Художник Йенс Альбум
Перевод со шведского Лилианы Затолокиной
Издательство «Мелик-Пашаев», 2021

Саша очень любит свой игрушечный трактор и не хочет расставаться с ним ни на минуту, но надо идти в детский сад. Зато по дороге в садик Саша видит самые разные тракторы: один из них черпает песок на строительстве дороге, другой тянет машину из кювета, а к третьему и вовсе присоединили специальную машину, которая колет дрова. И даже за забором детского сада трактор роет траншею для водопровода, и к нему сбежались все ребята.
Мама рассказывает Саше обо всех тракторах, которые встречаются им по дороге, ‒ как именно их применяют и почему они так важны. А рисунки дополняют эти разъяснения: на них хорошо видны самые разные прицепы, ковши и прочие инструменты, которые присоединены к тракторам.
Достаточно уверенно читающий ребенок сможет изучать эту книгу самостоятельно – текста в ней не очень много, по несколько предложений на страницу. Правда, может понадобиться помощь взрослого, чтобы понять слова, которые могут быть ребенку незнакомы: например, «траншея» или «плуг».

Анна Анисимова
«Кто как называется?»
Художник Екатерина Казейкина
Издательство «Нигма», 2019

Анна Анисимова
«Дорожные сказки»
Художник Анна Панкратова
Издательство «Нигма», 2020

Все герои книжки «Кто как называется?» – это машины с «составными» именами: «водовоз», «снегоход», «ледокол». В коротеньких сказках спрятана расшифровка их названий: вездеход может пройти везде, самосвал сваливает камни. Герои историй не просто неживые машины ‒ они ездят в деревню, слушают музыку и разговаривают друг с другом. В «Дорожных сказках» сюжеты еще более сказочные: зебра-переход превращается в «тигру», а светофор хочет побыть праздничной гирляндой. Обе книги устроены одинаково: на одной стороне разворота крупная иллюстрация, причем главные герои изображены антропоморфно ‒ с глазами, носом и ушами, а на другой – текст.
Эти книги смогут сопровождать ребенка в течение нескольких лет. Дети помладше будут слушать взрослых и рассматривать картинки, но истории также подходят для самостоятельного чтения. Шрифт крупный, с проставленными ударениями, и напечатан на белом фоне. Сами книжки небольшого формата, в твердых обложках, так что их удобно держать в руках и переворачивать страницы. 

Эмили Андрен
«Пора в ремонт»
Художник Салла Саволайнен
Перевод со шведского Ксении Коваленко
Издательство «Белая ворона», 2019

На окраине маленького города стоит автомастерская, где без устали трудятся Астрид, Аксель и Альфред. А еще есть Туре Персон, который разъезжает на своем голубом тракторе, и Эльвира, которая чинит дороги. Вместе они помогают транспорту, попавшему в беду: спортивной машине, угодившей в выбоину на дороге, и автобусу, у которого спустило колесо, а еще чинят дороги. Главная фраза, звучащая лейтмотивом на протяжении всей истории: «Помощь нужна?» Все помогают друг другу в беде, а еще не забывают соблюдать правила дорожного движения и быть вежливыми по отношению к друг другу. Иллюстрации полны необычными деталями, которые можно рассматривать очень долго. Например, у работников автомастерской чашки с изображением машинок, они едят пирог в форме автомобиля, а на другом рисунке малыш плещется в бассейне из шин и играет с машинкой. Текста в книге не очень много, все текстовые блоки напечатаны на белом фоне, поэтому она подходит для самостоятельного изучения детям, которые недавно освоили чтение предложениями. И конечно, можно читать ее с родителями, вместе находя все новые и новые детали иллюстраций.

Подробнее о книге читайте в статье «Помощь нужна?».

Георг Юхансон
«История автомобилей. Рассказывает Мулле Мек»
Иллюстрации Йенса Альбума
Перевод со шведского Лилианы Затолокиной
Издательство «Мелик-Пашаев», 2020

«История автомобилей» ‒ более сложная книга, чем истории о том, как мастер Мулле Мек собирает из разных деталей разные механизмы и сооружения. Тут описано много разных реалий из других эпох, много новых слов, в том числе – устаревшие. Поэтому такую книгу лучше предлагать ребенку лет с пяти, а то и с шести. Но если он в раннем детстве любил книги про Мулле Мека и Буфу, то, скорее всего, отнесется с интересом к тому, что рассказывает мастер Буффе: вот что, оказывается, заменяло людям автомобиль в давние времена, вот какими были первые автомобили, вот как они совершенствовались. Это действительно «история техники», хотя и не перегруженная техническими подробностями.

Подробнее о книге читайте в статье «Буффа, мой верный друг, ты знаешь такие слова?. .».

Георг Юхансон
«Мулле Мек собирает автомобиль»
Иллюстрации Йенса Альбума
Перевод со шведского Лилианы Затолокиной
Издательство «Мелик-Пашаев», 2018

Мулле Мек ‒ мастер на все руки. Он то и дело что-то конструирует и собирает из разного «хлама» самые невероятные механизмы и сооружения. Ребенку он, конечно же, очень симпатичен ‒ ведь по сути ребенок ведет себя точно так же, когда играет.
А еще у Мулле есть собака Буффа. Она очень симпатичная и отличается удивительной познавательной активностью (тоже как ребенок) – по крайней мере, Мулле Мек так считает. Буффа все время рядом с хозяином, а добрый хозяин ей все объясняет.
Вот Мулле Мек готовится приступить к сборке автомобиля и спрашивает Буффу: нужна нам коробка передач? А мосты? А рессоры? И тут же читателю доверительно сообщается, что Буффа таких слов не знает. «А ты знаешь?» Малыш, как правило, очень правдивый «читатель» и честно признается: нет, не знаю. Но это является составной частью сюжета – не знать таких слов.  
Потом нам рассказывают, что делает Мулле Мек: «Сначала Мулле Мек нашел мосты. Две штуки – передний и задний. Обычный мост соединяет два берега реки, в машине мост соединяет два колеса». Не то чтобы двухлетний и даже трехлетний ребенок может легко соотнести мост над рекой и мост в машине. Но это не очень важно. Важнее, что ребенок усвоит возможность такого сравнения.
А сам процесс сборки автомобиля оказывается захватывающим действом. И результат действий Мулле Мека – налицо. Так что все – и герои, и читатели – получают от этого «глубокое удовлетворение».

Подробнее о книге читайте в статье «Автомобиль для путешествий».

Анна Анисимова
«Ехали машинки. Весёлые истории о больших и маленьких»
Художник Александр Голубев
Издательство «Речь», 2019

Каждая короткая сказка в этой книге выражает какое-то чувство или эмоцию. Машинки радуются, когда дождь отмыл их от серого слоя пыли, самокат азартно соревнуется с солнцем и колесит по городу весь день, крошка-джип упрямится и не хочет ложиться спать днем. В книге много звукоподражаний: кач-кач, круть-круть, хлоп-хлоп, бип-бип, вжих-вжих, бряк-бряк, чики-чик. При этом звукоподражательные слова и повторы создают особый ритм, который может понравиться не только малышам, но и детям постарше. Рисунки в книге работают наравне с текстом и дополняют истории новыми деталями. Например, в сказке про автомобильные дворники мы видим на окнах машины самых настоящих дворников, с метлами и лопатами. А некоторые страницы превращаются в дорожные лабиринты, по которым очень интересно «путешествовать».

Подробнее о книге читайте в статье «Станция “Семерокозлятово”. Следующая – “Сероволковская”!».

Книжка-картинка
«Мы строим дом»
Художник Лори Тэйлор
Перевод с немецкого Г. Шешнева
Издательство «Улыбка», ООО «Флер», 2015

Хотя книга «Мы строим дом» посвящена строительству и каждый ее разворот представляет определенный этап возведения здания, на картинках в ней очень много машин – самых разных, обычных и необычных. Все машины здесь крупные и хорошо прорисованные, все «за работой», все включены в сюжетное действие. В тексте рассказывается о том, как строится новый дом, в котором будут жить двое ребят, брат и сестра Борис и Лена, и адресован он детям в возрасте примерно от четырех лет. Но рассматривать картинки – а это главное в книге «Мы строим дом» ‒ можно и с ребенком более младшего возраста. Правда, в этом случае взрослому придется самостоятельно «сочинять рассказ по картинке». Но это несложно, учитывая, что рассказ может ограничиваться просто описанием того, что нарисовано: «Вот приехали специальные машины рыть котлован под фундамент дома. Котлован – это большая-большая яма. Экскаватор набирает ковшом землю и засыпает ее в кабину грузовика». Такие описания картинок очень важны для ребенка: ведь в них фиксируются его визуальные впечатления. И в то же время они направляют его внимание, учат замечать и подмечать детали.
На полях каждого разворота книги в уменьшенном виде изображены отдельные предметы и детали общей картинки. Их можно искать на большей картинке. Но если ребенок еще маленький и неохотно откликается на такую задачу или вообще не очень понимает, что от него хотят, лучше с выполнением таких заданий повременить. Книга «Мы строим дом» рассчитана на всю дошкольную жизнь малыша.

Все главное на Папмамбуке

Подпишитесь на материалы «Папмамбука» – и каждую неделю вы будете узнавать интересное
о книгах, их создателях и читающих детях.

6 Simple Machines: Облегчение работы

Когда вы совершаете покупку по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот как это работает.

Прикрепление колеса к оси сделало возможным создание тележек и считается одним из самых значительных изобретений в мировой истории.
(Изображение предоставлено: Сурасак Саенджай | Shutterstock)

На протяжении всей истории люди разработали несколько простых машин, облегчающих работу. Наиболее примечательные из них известны как «шесть простых механизмов»: колесо и ось, рычаг, наклонная плоскость, шкив, винт и клин, хотя последние три на самом деле являются просто расширениями или комбинациями первых. три, согласно Британской энциклопедии (открывается в новой вкладке).

Поскольку работа определяется как сила, действующая на объект в направлении движения, машина облегчает выполнение работы, выполняя одну или несколько из следующих функций, согласно Бостонского университета (открывается в новой вкладке):

• перенос силы из одного места в другое,
• изменение направления силы,
• увеличение величины силы или
• увеличение расстояния или скорости силы.

Простые машины — это устройства без движущихся частей или с очень небольшим количеством движущихся частей, которые облегчают работу. По данным Университета Колорадо в Боулдере, многие из современных сложных инструментов представляют собой просто комбинации или более сложные формы шести простых механизмов . Например, мы можем прикрепить длинную ручку к валу, чтобы сделать лебедку, или использовать блок и полиспасты, чтобы тянуть груз вверх по пандусу. Хотя эти машины могут показаться простыми, они продолжают предоставлять нам средства для выполнения многих вещей, которые мы никогда не смогли бы сделать без них.

Колесо и ось

(Изображение предоставлено Getty Images)

Колесо считается одним из самых значительных изобретений в мировой истории. «До изобретения колеса в 3500 году до нашей эры люди были сильно ограничены в том, сколько вещей мы можем перевозить по суше и как далеко», — как ранее сообщал Live Science. Колесные тележки облегчили сельское хозяйство и торговлю, позволив перевозить товары на рынки и с рынков, а также облегчив бремя людей, путешествующих на большие расстояния, 

Колесо значительно уменьшает трение , возникающее при перемещении объекта по поверхности. «Если вы поместите свой картотечный шкаф на небольшую тележку с колесами, вы можете значительно уменьшить усилие, которое необходимо приложить для перемещения шкафа с постоянной скоростью», — утверждают в Университете Теннесси.

В своей книге «Древняя наука: предыстория — 500 г. н.э. » Чарли Сэмюэлс пишет: «В некоторых частях мира тяжелые объекты, такие как камни и лодки, перемещались с помощью бревенчатых роликов. , катки сняты сзади и заменены спереди.» Это был первый шаг в развитии колеса.

Великое новшество заключалось в установке колеса на ось. Колесо можно было прикрепить к оси, которая опиралась на подшипник, или заставить его свободно вращаться вокруг оси. Это привело к развитию повозок, повозок и колесниц. По словам Сэмюэлса, археологи используют развитие колеса, вращающегося на оси, как показатель относительно развитой цивилизации. Самые ранние свидетельства наличия колес на осях относятся примерно к 3200 г. до н.э. шумерами. Китайцы самостоятельно изобрели колесо в 2800 г. до н.э.

Ссылки по теме

Помимо уменьшения трения, колесо и ось также могут служить множителем силы. Если колесо прикреплено к оси и для поворота колеса используется сила, вращающая сила или крутящий момент на оси намного больше, чем сила, приложенная к ободу колеса. В качестве альтернативы к оси можно прикрепить длинную ручку для достижения аналогичного эффекта.

Остальные пять машин помогают людям увеличивать и/или перенаправлять силу, приложенную к объекту. В своей книге « Перемещение больших вещей , Джанет Л. Колоднер и ее соавторы пишут: «Машины обеспечивают механическое преимущество, помогая перемещать объекты. Механическое преимущество — это компромисс между силой и расстоянием». При последующем обсуждении простых машин, которые увеличивают силу, приложенную к их входу, мы будем пренебрегать силой трения, потому что в большинстве этих случаев сила трения очень велика. малы по сравнению с задействованными входными и выходными силами

Когда сила приложена на расстоянии, она производит работу. Математически это выражается как W = F × D. Например, чтобы поднять объект, мы должны совершить работу, чтобы преодолеть силу гравитации и переместить объект вверх. Чтобы поднять предмет, который в два раза тяжелее, требуется в два раза больше работы, чтобы поднять его на такое же расстояние. По данным Обернского университета, требуется в два раза больше работы, чтобы поднять один и тот же объект в два раза выше . Как указано в математике , основное преимущество машин заключается в том, что они позволяют нам выполнять тот же объем работы, применяя меньшее усилие на большем расстоянии.

Рычаг

Примером рычага являются качели. Это длинная балка, уравновешенная на оси. (Изображение предоставлено Getty Images)

«Дайте мне рычаг и точку опоры, и я переверну мир». Это хвастливое заявление приписывается греческому философу, математику и изобретателю третьего века Архимеду . Хотя это может быть некоторым преувеличением, оно действительно выражает силу рычагов, которые, по крайней мере фигурально, двигают мир.

Гениальность Архимеда заключалась в том, что он понял, что для выполнения того же количества или работы можно найти компромисс между силой и расстоянием, используя рычаг. Его закон рычага гласит: «Величины находятся в равновесии на расстояниях, обратно пропорциональных их весам», согласно « Архимед в 21 веке », виртуальной книге Криса Рорреса из Нью-Йоркского университета.

Рычаг состоит из длинной балки и точки опоры или шарнира. Механическое преимущество рычага зависит от соотношения длин балки по обе стороны от точки опоры.

Например, мы хотим поднять 100-фунтовый груз. (45 кг) вес 2 фута (61 см) над землей. Мы можем приложить 100 фунтов. силы на вес в направлении вверх на расстоянии 2 фута, и мы выполнили работу в 200 фунт-футов (271 ньютон-метр). Однако, если бы мы использовали 30-футовый (9 м) рычаг с одним концом под грузом и 1-футовой (30,5 см) точкой опоры, расположенной под балкой на расстоянии 10 футов (3 м) от груза, мы получили бы только надавить на другой конец с 50 фунтами. (23 кг) силы, чтобы поднять вес. Однако нам пришлось бы опустить конец рычага на 4 фута (1,2 м), чтобы поднять вес на 2 фута. Мы пошли на компромисс, удвоив расстояние, необходимое для перемещения рычага, но уменьшили необходимое усилие наполовину, чтобы выполнить тот же объем работы.

Наклонная плоскость

Наклонная плоскость — это просто плоская поверхность, приподнятая под углом, как пандус. По словам Боба Уильямса, профессора кафедры машиностроения Инженерно-технологического колледжа Расса в Университете Огайо, наклонная плоскость — это способ подъема груза, который слишком тяжел, чтобы поднимать его прямо вверх. Угол (крутизна наклонной плоскости) определяет, какое усилие необходимо для подъема груза. Чем круче пандус, тем больше усилий требуется. Это означает, что если мы поднимем наши 100 фунтов. груз весом 2 фута, скатывая его по 4-футовому пандусу, мы уменьшаем необходимую силу наполовину и удваиваем расстояние, на которое его необходимо переместить. Если бы мы использовали рампу высотой 8 футов (2,4 м), мы могли бы уменьшить необходимое усилие до 25 фунтов. (11,3 кг).

Шкив

(Изображение предоставлено Getty Images)

Если мы хотим поднять те же 100 фунтов. вес с помощью веревки, мы могли бы прикрепить шкив к балке над весом. Это позволило бы нам тянуть веревку вниз, а не вверх, но для этого все еще требуется 100 фунтов. силы. Однако, если бы мы использовали два шкива — один, прикрепленный к верхней балке, а другой — к грузу, — и мы должны были бы прикрепить один конец веревки к балке, пропустить ее через шкив на грузе, а затем через шкив на балке, нам нужно будет только тянуть за веревку с 50 фунтами. силы, чтобы поднять вес, хотя нам пришлось бы тянуть веревку на 4 фута, чтобы поднять вес на 2 фута. Опять же, мы променяли увеличение расстояния на уменьшение силы.

Если мы хотим использовать еще меньше силы на еще большем расстоянии, мы можем использовать блок и захват. Согласно материалам курса Университета Южной Каролины: «Блок и захват — это комбинация шкивов, которая уменьшает количество силы, необходимой для подъема чего-либо. Компромисс заключается в том, что для блока и захвата требуется более длинная веревка. перемещать что-либо на такое же расстояние».

Какими бы простыми ни были шкивы, они все еще находят применение в самых передовых новых машинах. Например, Hangprinter, 3D-принтер , который может создавать объекты размером с мебель, использует систему проводов и управляемых компьютером шкивов, прикрепленных к стенам, полу и потолку.

Винт

«Винт представляет собой длинную наклонную плоскость, обернутую вокруг вала, поэтому его механическое преимущество можно рассматривать так же, как и наклон», согласно Университет штата Джорджия . Во многих устройствах используются винты для приложения усилия, которое намного больше, чем усилие, используемое для поворота винта. К таким устройствам относятся слесарные тиски и зажимные гайки на автомобильных колесах. Они получают механическое преимущество не только от самого винта, но также, во многих случаях, от рычага длинной ручки, используемой для поворота винта.

Клин

Согласно Горно-технологического института Нью-Мексико (открывается в новой вкладке), «Клинья представляют собой движущиеся наклонные плоскости, которые перемещаются под грузом для подъема или в груз для разделения или разделения». Более длинный и тонкий клин дает больше механических преимуществ, чем более короткий и широкий клин, но клин делает еще кое-что: основная функция клина заключается в изменении направления входной силы. Например, если мы хотим расколоть бревно, мы можем с большой силой вбить клин вниз в конец бревна, используя кувалду, и клин перенаправит эту силу наружу, в результате чего древесина расколется. Другим примером является дверной упор, где сила, используемая для толкания его под край двери, передается вниз, что приводит к силе трения, которая препятствует скольжению по полу.

Дополнительные ресурсы

Джон Х. Линхард, почетный профессор машиностроения и истории Университета Хьюстона, «еще один взгляд на изобретение колеса (откроется в новой вкладке)». Загляните в Центр науки и промышленности в Колумбусе, штат Огайо, где есть интерактивное объяснение (откроется в новой вкладке) простых механизмов. HyperPhysics — веб-сайт, созданный Университетом штата Джорджия, — также содержит иллюстрированные объяснения шести простых механизмов.

Библиография

Университет штата Иллинойс, «Информация о ресурсах для обучения простым машинам (открывается в новой вкладке)», январь 2022 г. 

Правительство штата Виктория, «Простые машины (открывается в новой вкладке)», март 2019 г. 

Канада Музей науки и технологий, «Образовательные программы: простые машины (открывается в новой вкладке)», январь 2022 г.  

Йи Чжан и др., «Введение в механизмы (открывается в новой вкладке)», Университет Карнеги-Меллона, январь 2022 г.

Джим Лукас — автор статей для Live Science. Он охватывает физику, астрономию и инженерное дело. Джим окончил Университет штата Миссури, где получил степень бакалавра наук в области физики, а также астрономию и техническое письмо. После окончания университета он работал в Лос-Аламосской национальной лаборатории системным администратором, техническим писателем-редактором и специалистом по ядерной безопасности. Помимо написания статей, он редактирует статьи в научных журналах по различным тематическим направлениям.

6 Simple Machines: Облегчение работы

Когда вы совершаете покупку по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот как это работает.

Прикрепление колеса к оси сделало возможным создание тележек и считается одним из самых значительных изобретений в мировой истории.
(Изображение предоставлено: Сурасак Саенджай | Shutterstock)

На протяжении всей истории люди разработали несколько простых машин, облегчающих работу. Наиболее примечательные из них известны как «шесть простых механизмов»: колесо и ось, рычаг, наклонная плоскость, шкив, винт и клин, хотя последние три на самом деле являются просто расширениями или комбинациями первых. три, согласно Британской энциклопедии (открывается в новой вкладке).

Поскольку работа определяется как сила, действующая на объект в направлении движения, машина облегчает выполнение работы, выполняя одну или несколько из следующих функций, согласно Бостонского университета (открывается в новой вкладке):

• перенос силы из одного места в другое,
• изменение направления силы,
• увеличение величины силы или
• увеличение расстояния или скорости силы.

Простые машины — это устройства без движущихся частей или с очень небольшим количеством движущихся частей, которые облегчают работу. По данным Университета Колорадо в Боулдере, многие из современных сложных инструментов представляют собой просто комбинации или более сложные формы шести простых механизмов . Например, мы можем прикрепить длинную ручку к валу, чтобы сделать лебедку, или использовать блок и полиспасты, чтобы тянуть груз вверх по пандусу. Хотя эти машины могут показаться простыми, они продолжают предоставлять нам средства для выполнения многих вещей, которые мы никогда не смогли бы сделать без них.

Колесо и ось

(Изображение предоставлено Getty Images)

Колесо считается одним из самых значительных изобретений в мировой истории. «До изобретения колеса в 3500 году до нашей эры люди были сильно ограничены в том, сколько вещей мы можем перевозить по суше и как далеко», — как ранее сообщал Live Science. Колесные тележки облегчили сельское хозяйство и торговлю, позволив перевозить товары на рынки и с рынков, а также облегчив бремя людей, путешествующих на большие расстояния, 

Колесо значительно уменьшает трение , возникающее при перемещении объекта по поверхности. «Если вы поместите свой картотечный шкаф на небольшую тележку с колесами, вы можете значительно уменьшить усилие, которое необходимо приложить для перемещения шкафа с постоянной скоростью», — утверждают в Университете Теннесси.

В своей книге «Древняя наука: предыстория — 500 г. н.э. » Чарли Сэмюэлс пишет: «В некоторых частях мира тяжелые объекты, такие как камни и лодки, перемещались с помощью бревенчатых роликов. , катки сняты сзади и заменены спереди.» Это был первый шаг в развитии колеса.

Великое новшество заключалось в установке колеса на ось. Колесо можно было прикрепить к оси, которая опиралась на подшипник, или заставить его свободно вращаться вокруг оси. Это привело к развитию повозок, повозок и колесниц. По словам Сэмюэлса, археологи используют развитие колеса, вращающегося на оси, как показатель относительно развитой цивилизации. Самые ранние свидетельства наличия колес на осях относятся примерно к 3200 г. до н.э. шумерами. Китайцы самостоятельно изобрели колесо в 2800 г. до н.э.

Ссылки по теме

Помимо уменьшения трения, колесо и ось также могут служить множителем силы. Если колесо прикреплено к оси и для поворота колеса используется сила, вращающая сила или крутящий момент на оси намного больше, чем сила, приложенная к ободу колеса. В качестве альтернативы к оси можно прикрепить длинную ручку для достижения аналогичного эффекта.

Остальные пять машин помогают людям увеличивать и/или перенаправлять силу, приложенную к объекту. В своей книге « Перемещение больших вещей , Джанет Л. Колоднер и ее соавторы пишут: «Машины обеспечивают механическое преимущество, помогая перемещать объекты. Механическое преимущество — это компромисс между силой и расстоянием». При последующем обсуждении простых машин, которые увеличивают силу, приложенную к их входу, мы будем пренебрегать силой трения, потому что в большинстве этих случаев сила трения очень велика. малы по сравнению с задействованными входными и выходными силами

Когда сила приложена на расстоянии, она производит работу. Математически это выражается как W = F × D. Например, чтобы поднять объект, мы должны совершить работу, чтобы преодолеть силу гравитации и переместить объект вверх. Чтобы поднять предмет, который в два раза тяжелее, требуется в два раза больше работы, чтобы поднять его на такое же расстояние. По данным Обернского университета, требуется в два раза больше работы, чтобы поднять один и тот же объект в два раза выше . Как указано в математике , основное преимущество машин заключается в том, что они позволяют нам выполнять тот же объем работы, применяя меньшее усилие на большем расстоянии.

Рычаг

Примером рычага являются качели. Это длинная балка, уравновешенная на оси. (Изображение предоставлено Getty Images)

«Дайте мне рычаг и точку опоры, и я переверну мир». Это хвастливое заявление приписывается греческому философу, математику и изобретателю третьего века Архимеду . Хотя это может быть некоторым преувеличением, оно действительно выражает силу рычагов, которые, по крайней мере фигурально, двигают мир.

Гениальность Архимеда заключалась в том, что он понял, что для выполнения того же количества или работы можно найти компромисс между силой и расстоянием, используя рычаг. Его закон рычага гласит: «Величины находятся в равновесии на расстояниях, обратно пропорциональных их весам», согласно « Архимед в 21 веке », виртуальной книге Криса Рорреса из Нью-Йоркского университета.

Рычаг состоит из длинной балки и точки опоры или шарнира. Механическое преимущество рычага зависит от соотношения длин балки по обе стороны от точки опоры.

Например, мы хотим поднять 100-фунтовый груз. (45 кг) вес 2 фута (61 см) над землей. Мы можем приложить 100 фунтов. силы на вес в направлении вверх на расстоянии 2 фута, и мы выполнили работу в 200 фунт-футов (271 ньютон-метр). Однако, если бы мы использовали 30-футовый (9 м) рычаг с одним концом под грузом и 1-футовой (30,5 см) точкой опоры, расположенной под балкой на расстоянии 10 футов (3 м) от груза, мы получили бы только надавить на другой конец с 50 фунтами. (23 кг) силы, чтобы поднять вес. Однако нам пришлось бы опустить конец рычага на 4 фута (1,2 м), чтобы поднять вес на 2 фута. Мы пошли на компромисс, удвоив расстояние, необходимое для перемещения рычага, но уменьшили необходимое усилие наполовину, чтобы выполнить тот же объем работы.

Наклонная плоскость

Наклонная плоскость — это просто плоская поверхность, приподнятая под углом, как пандус. По словам Боба Уильямса, профессора кафедры машиностроения Инженерно-технологического колледжа Расса в Университете Огайо, наклонная плоскость — это способ подъема груза, который слишком тяжел, чтобы поднимать его прямо вверх. Угол (крутизна наклонной плоскости) определяет, какое усилие необходимо для подъема груза. Чем круче пандус, тем больше усилий требуется. Это означает, что если мы поднимем наши 100 фунтов. груз весом 2 фута, скатывая его по 4-футовому пандусу, мы уменьшаем необходимую силу наполовину и удваиваем расстояние, на которое его необходимо переместить. Если бы мы использовали рампу высотой 8 футов (2,4 м), мы могли бы уменьшить необходимое усилие до 25 фунтов. (11,3 кг).

Шкив

(Изображение предоставлено Getty Images)

Если мы хотим поднять те же 100 фунтов. вес с помощью веревки, мы могли бы прикрепить шкив к балке над весом. Это позволило бы нам тянуть веревку вниз, а не вверх, но для этого все еще требуется 100 фунтов. силы. Однако, если бы мы использовали два шкива — один, прикрепленный к верхней балке, а другой — к грузу, — и мы должны были бы прикрепить один конец веревки к балке, пропустить ее через шкив на грузе, а затем через шкив на балке, нам нужно будет только тянуть за веревку с 50 фунтами. силы, чтобы поднять вес, хотя нам пришлось бы тянуть веревку на 4 фута, чтобы поднять вес на 2 фута. Опять же, мы променяли увеличение расстояния на уменьшение силы.

Если мы хотим использовать еще меньше силы на еще большем расстоянии, мы можем использовать блок и захват. Согласно материалам курса Университета Южной Каролины: «Блок и захват — это комбинация шкивов, которая уменьшает количество силы, необходимой для подъема чего-либо. Компромисс заключается в том, что для блока и захвата требуется более длинная веревка. перемещать что-либо на такое же расстояние».

Какими бы простыми ни были шкивы, они все еще находят применение в самых передовых новых машинах. Например, Hangprinter, 3D-принтер , который может создавать объекты размером с мебель, использует систему проводов и управляемых компьютером шкивов, прикрепленных к стенам, полу и потолку.

Винт

«Винт представляет собой длинную наклонную плоскость, обернутую вокруг вала, поэтому его механическое преимущество можно рассматривать так же, как и наклон», согласно Университет штата Джорджия . Во многих устройствах используются винты для приложения усилия, которое намного больше, чем усилие, используемое для поворота винта. К таким устройствам относятся слесарные тиски и зажимные гайки на автомобильных колесах. Они получают механическое преимущество не только от самого винта, но также, во многих случаях, от рычага длинной ручки, используемой для поворота винта.

Клин

Согласно Горно-технологического института Нью-Мексико (открывается в новой вкладке), «Клинья представляют собой движущиеся наклонные плоскости, которые перемещаются под грузом для подъема или в груз для разделения или разделения». Более длинный и тонкий клин дает больше механических преимуществ, чем более короткий и широкий клин, но клин делает еще кое-что: основная функция клина заключается в изменении направления входной силы. Например, если мы хотим расколоть бревно, мы можем с большой силой вбить клин вниз в конец бревна, используя кувалду, и клин перенаправит эту силу наружу, в результате чего древесина расколется. Другим примером является дверной упор, где сила, используемая для толкания его под край двери, передается вниз, что приводит к силе трения, которая препятствует скольжению по полу.

Дополнительные ресурсы

Джон Х. Линхард, почетный профессор машиностроения и истории Университета Хьюстона, «еще один взгляд на изобретение колеса (откроется в новой вкладке)». Загляните в Центр науки и промышленности в Колумбусе, штат Огайо, где есть интерактивное объяснение (откроется в новой вкладке) простых механизмов. HyperPhysics — веб-сайт, созданный Университетом штата Джорджия, — также содержит иллюстрированные объяснения шести простых механизмов.

Библиография

Университет штата Иллинойс, «Информация о ресурсах для обучения простым машинам (открывается в новой вкладке)», январь 2022 г. 

Правительство штата Виктория, «Простые машины (открывается в новой вкладке)», март 2019 г. 

Канада Музей науки и технологий, «Образовательные программы: простые машины (открывается в новой вкладке)», январь 2022 г. 

Йи Чжан и др., «Введение в механизмы (открывается в новой вкладке)», Университет Карнеги-Меллона, январь 2022 г.

Джим Лукас — автор статей для Live Science. Он охватывает физику, астрономию и инженерное дело. Джим окончил Университет штата Миссури, где получил степень бакалавра наук в области физики, а также астрономию и техническое письмо.