Page 171 - STEEM2021
P. 171
الف�صل الخام�س :اكت�شاف الآلات الب�سيطة بالحركة الإبداعية
ق�ادرة عل�ى رفعها بقوة كبيرة لم�س�افة أ�ق�صر .حي�ث إ�ن حا�صل كل من «القوة × الم�س�افة»
عل�ى جانب�ي الرافع�ة هو نف�س�ه لك�ن القوة الت�ي ت�ؤثر به�ا أ�نت ،الراف�ع ،أ�قل بكثي�ر من رفع
ال�صن�دوق مبا�ش�رة .ول�س�وء الح�ظ ،لا يت�م رف�ع ال�صن�دوق �إلى م�س�توى مرتف�ع .وهذه هي
المقاي�ض�ة م�ع كل ا آللات الب�س�يطة التي ت�س�تخدم هذا المب�د أ� ،يمكننا رفع الأ�ش�ياء الثقيلة
مثل ال�س�يارة با�س�تخدام أ�يدينا ورافعة طويلة ،ولكن فقط لب�ضع بو�صات .لاحظ �سمات هذه
ا آللة الب�س�يطة ( :أ�) يتم ت�ضخيم قدر القوة التي تمار�س�ها( ،ب) كانت ال�سرعة التي تم رفع
ال�صن�دوق به�ا أ�بط� أ� من ال�س�رعة التي كنت تدفع بها أل�س�فل (خلال المدة نف�س�ها ،تحرك
ال�صن�دوق م�س�افة ألعل�ى �أق�ص�ر من الم�س�افة التي تدفع يديك به�ا نحو الأ�س�فل ،وبالتالي
تح�رك بب�طء أ�كث�ر)( ،ج) تم قلب اتج�اه القوة من ال�ضغط على الرافعة لأ�س�فل إ�لى دفعها
ال�صندوق نحو ا ألعلى( ،د) تم نقل القوة من �أحد طرفي الرافعة إ�لى ا آلخر.
وبالنظ�ر إ�ل�ى هند�س�ة الرافع�ة ،يمكنن�ا �أن ن�رى �أن «المي�زة الميكانيكي�ة» للرافعة هي:
الرافعة 1/الرافعة � 2أو ن�س�بة ا ألطوال من نقطة الارتكاز ،وهذا ا ألمر مع َّلم في ال�ش�كل ،كما
يمكننا ا�ستيعاب �آلية الرافعة من خلال ا�ستخدام «عزم الدوران» وتوازنه .وتذكر �أنه لتحديد
ما إ�ذا كان �شيء ما �سيدور (�أي ما إ�ذا كانت الرافعة �ستقوم بالرفع من خلال الدوران حول
نقط�ة ارت�كاز �أم لا) ،ف إ�ننا بحاجة �إلى التفكير ف�ي كل قوة وفي مقدار العزم الذي ينتج عن
القوة .وهذا الأمر مو�ضح بالر�س�م البياني في ال�ش�كل .7من خلال ا�س�تخدام المعادلة التي
تق�ول �إن ع�زم الدوران يتنا�س�ب م�ع القوة وذراع الرافعة ،يمكننا ح�س�اب ع�زم الدوران في
اتجاه عقارب ال�ساعة وعك�س اتجاه عقارب ال�ساعة لتحديد عزم الدوران ال�صافي ،و إ�ذا كان
الع�زم ال�صاف�ي في حالة ت�وازن ،فلن تدور الرافعة .أ�ما �إذا ا�س�تطعنا أ�ن ن�ضغط بطريقة �أو
ب�أخرى على طرف واحد ،فقد �أف�سدنا توازن عزم الدوران ،و�ستدور الرافعة ،مما ي ؤ�دي �إلى
رفع الج�س�م .وفيما يتعلق بحركة الج�س�م ،يمكن للطلبة التدبر في الآلة الب�س�يطة لأذرعهم
عل�ى �أنه�ا رافعات ،وبو�ضع الكوع عل�ى الطاولة ،يمكن للطالب محاولة رف�ع كتاب ثقيل .كما
�سي�س أ�ل المدرب الطلبة عن مكان نقطة الارتكاز (الكوع) وما الذي يمد بقوة الدخل (الوتر
والع�ضل�ة ذات الر�أ�س�ين) ،ولك�ن بالنظ�ر إ�لى م�دى حركة الأوت�ار فعل ًيا (م�س�افة ق�صيرة)
مقارنة بالكتاب (م�س�افة طويلة) ،نرى أ�ن آ�لة الكوع الب�س�يطة لها «ميزة ميكانيكية» �أقل من
واح�د في الواقع ،لذا فالقوة التي يمار�س�ها الوتر عل�ى العظمة هي في الواقع أ�كبر قلي ًل من
وزن الكتاب.
128
