MESIN RINGKAS: SEJARAH, CIRI, JENIS, CONTOH - TEKNOLOGI - 2025

The mesin ringkas adalah alat mekanikal yang mengubah magnitud atau arah daya. Mereka umumnya dapat didefinisikan sebagai alat tulang paling telanjang yang menggunakan kelebihan mekanik, juga disebut leverage, untuk meningkatkan daya.

Sepanjang sejarah, manusia telah mengembangkan pelbagai alat untuk memudahkan kerja. Yang paling penting dikenali sebagai enam jenis mesin sederhana: tuas, roda dan poros, takal, satah condong, baji dan skru.

Sumber: John Mills

Apabila anda mendengar perkataan mesin, anda memikirkan sesuatu seperti penggali atau mesin wap. Namun, dalam sains mesin adalah apa sahaja yang menjadikan daya lebih besar.

Mesin dapat meningkatkan jumlah daya yang dihasilkan, dengan kos pengurangan berkadar dalam jarak beban. Kelebihan mekanikal disebut hubungan antara daya yang dihasilkan dan daya yang dikenakan.

Mesin sederhana menggunakan daya tunggal yang berfungsi melawan daya muat tunggal. Mengabaikan kerugian geseran, kerja yang dilakukan pada beban sama dengan kerja yang dilakukan oleh daya yang dikenakan.

Blok unsur

Mesin ringkas ada di mana-mana, digunakan setiap hari untuk melakukan tugas yang mudah. Mereka juga telah digunakan sejak zaman awal kewujudan manusia.

Mesin ringkas boleh dianggap sebagai blok asas yang terdiri daripada semua mesin yang lebih kompleks, yang disebut mesin majmuk.

Dalam mekanisme basikal, misalnya, katrol, tuas dan roda digunakan. Kelebihan mekanikal mesin kompaun tidak lebih dari hasil kelebihan mekanikal mesin ringkas yang menyusunnya.

Walau bagaimanapun, walaupun mereka terus dianggap sangat penting dalam mekanik dan sains gunaan, mekanik moden telah melampaui visi mesin sederhana sebagai blok asas yang terdiri daripada semua mesin.

Sejarah

Idea awal

Sekitar abad ke-3 SM. C. menghasilkan idea mesin ringkas, dengan ahli falsafah Yunani Archimedes, yang mempelajari mesin ringkas berikut: tuas, takal dan skru.

Dia mengetahui prinsip kelebihan mekanikal. Komennya yang terkenal mengenai tuas: "Beri saya tempat untuk bersandar dan saya akan menggerakkan Bumi" menyatakan pemahamannya bahawa tidak ada batasan jumlah peningkatan kekuatan yang dapat dicapai dengan penggunaan kelebihan mekanik.

Ahli falsafah Yunani kemudiannya menentukan lima mesin ringkas klasik dan dapat mengira kelebihan mekanikal yang mereka miliki.

Sebagai contoh, dalam karyanya Mechanics, Heron of Alexandria (10-75 AD) menyenaraikan lima alat yang dapat mengatur beban dalam gerakan: takal, roda dan poros, tuas, skru, dan baji, memperincikan pembuatan dan penggunaannya.

Walau bagaimanapun, pengetahuan orang Yunani terhad kepada statik mesin mudah (keseimbangan kekuatan), tidak termasuk dinamika, konsep kerja atau pertukaran antara kekuatan dan jarak.

Zaman Renaissance

Dinamika daya mekanik, seperti mesin sederhana disebut, mulai dipelajari selama Renaissance, dari perspektif sejauh mana beban dapat diangkat, di samping kekuatan yang dapat diterapkan, yang akhirnya mengarah pada konsep baru kerja mekanikal.

Kelebihan mekanikal pesawat condong disimpulkan oleh jurutera Flemish, Simon Stevin pada tahun 1586. Ia disertakan bersama mesin ringkas yang lain.

Saintis Itali, Galileo Galilei menjelaskan pada tahun 1600 teori dinamik lengkap mengenai mesin mudah, dalam karyanya Le Meccaniche, di mana dia mengungkapkan persamaan matematik yang mendasari sebagai penguat daya mesin-mesin ini. Dia adalah yang pertama menjelaskan bahawa mesin sederhana tidak menghasilkan tenaga, mereka hanya mengubahnya.

Leonardo da Vinci menemui peraturan klasik geseran gelongsor di mesin, tetapi tidak diterbitkan atau didokumentasikan dalam buku asasnya. Pada tahun 1699 Guillaume Amontons menemui semula peraturan ini dan pada tahun 1785 peraturan tersebut dikembangkan oleh Charles-Augustin de Coulomb.

ciri

Mesin ringkas adalah peranti yang tidak mempunyai atau sedikit bahagian bergerak, yang memudahkan kerja. Fungsi utama mesin sederhana adalah penguatan daya atau pengubahsuaian pergerakan.

Pergerakan dan daya

Gerakan dan daya dalam mesin sederhana tidak dapat dipisahkan. Mereka selalu berada dalam hubungan songsang.

Daya yang dihasilkan oleh tuas lebih besar daripada daya yang dikenakan padanya, tetapi pergerakan yang dihasilkan kurang dari pergerakan yang diterapkan. Maksudnya, peningkatan kekuatan disertai dengan kehilangan pergerakan.

Pekerjaan

Dalam mekanik, kerja adalah sesuatu yang terpaksa dilakukan ketika mereka bergerak ke arah yang mereka bertindak. Maksudnya, apabila daya diterapkan untuk menempuh jarak jauh, kerja dihasilkan. Ini dinyatakan secara matematik sebagai: Kerja = Daya × Jarak.

Sebagai contoh, untuk mengangkat objek, kerja mesti dilakukan yang melebihi daya graviti dan dengan itu dapat menggerakkan objek ke atas.

Untuk mengangkat objek dua kali lebih berat, diperlukan dua kali lebih banyak kerja untuk mengangkatnya pada jarak yang sama. Ia juga memerlukan dua kali lebih banyak kerja untuk mengangkat objek yang sama sebanyak dua kali.

Konsep kerja ini adalah asas untuk menentukan fungsi mekanikal dalam mesin mudah dari segi daya dan gerakan, yang menonjolkan daya dan gerakan yang tidak dapat dipisahkan.

Kelebihan mekanikal

Ini adalah hubungan antara daya yang melakukan kerja sehubungan dengan daya yang dikenakan. Oleh itu, ia adalah keberkesanan penguatan kekuatan mesin sederhana.

Kelebihan mekanikal mesin sederhana bermaksud kekuatan yang lebih sedikit dapat digunakan untuk menggerakkan objek, tetapi harus dipindahkan pada jarak yang lebih jauh.

Seringkali tugas terasa sukar kerana memerlukan banyak kekuatan. Menggunakan pertukaran antara jarak dan kekuatan dapat menjadikan tugas lebih mudah diselesaikan.

Contohnya ialah menolak objek berat ke tanjakan. Lebih mudah untuk menolak objek ke jalan daripada mengangkatnya ke ketinggian yang betul, tetapi jarak yang lebih jauh mesti dibawa.

Untuk apa mesin ringkas?

Mesin ringkas menjadikan kerja lebih mudah dengan melakukan satu atau lebih fungsi berikut:

- Pindahkan kekuatan dari satu tempat ke tempat lain.

- Tukar arah daya.

- Menambah besar daya.

- Meningkatkan jarak daya.

Walaupun mesin ringkas mempunyai pelbagai bentuk, ia terdapat dalam enam jenis asas:

- Wedge: peranti untuk memisahkan perkara.

- Roda dan gandar: digunakan untuk mengurangkan geseran dan sebagai pengganda daya.

- Tuas: bergerak di sekitar titik tumpu untuk meningkatkan atau mengurangkan kelebihan mekanikal.

- Pesawat condong: mengangkat objek ketika memanjat cerun.

- Skru: peranti yang dapat mengangkat atau menahan barang bersama.

- Pulley: mengubah arah daya.

Tingkatkan daya yang dikenakan

Mesin ringkas membantu manusia meningkatkan daya yang dikenakan pada objek. Mereka memberikan kelebihan mekanikal untuk membantu menggerakkan objek.

Seperti yang ditunjukkan oleh formula kerja, faedah utama mesin sederhana adalah membiarkan jumlah kerja yang sama dilakukan dengan menerapkan jumlah daya yang lebih sedikit pada jarak yang lebih besar.

Contohnya, anda ingin mengangkat objek dengan berat 10 kilogram 2 meter dari tanah. 10 kg kekuatan dapat diberikan pada objek ke arah atas, untuk jarak 2 meter, sehingga melakukan 20 Newton kerja.

Sekiranya tuas 3 meter digunakan, letakkan objek di satu ujungnya dan letakkan fulkum 10 cm di bawah palang pada jarak 1 meter dari objek, kemudian untuk mengangkat objek tersebut, anda harus menolak ke ujung yang lain dengan kekuatan hanya 5 kilogram.

Walau bagaimanapun, hujung tuas harus ditolak 4 meter untuk mengangkat objek hanya 2 meter.

Terdapat pertukaran. Menurunkan tuas menggandakan jarak sebelumnya, tetapi mengurangkan daya yang diperlukan oleh separuh, melakukan jumlah kerja yang sama.

Jenis-Jenis

Tuas

Ini adalah sejenis bar kaku yang mempunyai titik tumpu tetap sebagai titik sokongan. Ini terdiri dari beban, yang merupakan objek yang akan dipindahkan atau diangkat, fulkum, yang merupakan poros, dan upaya, yang merupakan kekuatan yang diperlukan untuk menggerakkan atau mengangkat beban.

Menekan daya pada satu hujung tuas menghasilkan daya yang lebih besar di hujung yang lain. Daya yang dikenakan akan meningkat atau berkurang bergantung pada jarak dari titik tumpu ke beban dan tekanan.

Roda dan gandar

Ini terdiri dari roda yang dipasang pada gandar yang lebih kecil sehingga kedua-dua bahagian ini berputar bersama, di mana daya dipindahkan dari satu ke yang lain. Engsel menyokong poros, memungkinkan putaran.

Ini memudahkan kerja menggerakkan objek dari jarak jauh. Roda, yang merupakan hujung bulat, berputar dengan paksi silinder, menyebabkan pergerakan.

Ia juga dapat menguatkan daya. Kekuatan kecil yang dikenakan pada lilitan roda besar dapat menggerakkan beban yang lebih besar yang melekat pada gandar.

Takal

Ia dirancang untuk menyokong pergerakan dan perubahan arah tali yang tegang. Tali melilit roda. Semasa roda berpusing, tali bergerak ke arah mana pun.

Sekiranya cangkuk disambungkan ke tali, putaran roda dapat digunakan untuk menaikkan dan menurunkan objek, memudahkan kerja.

Satah condong

Ini adalah permukaan rata, dengan satu hujung lebih tinggi dari yang lain, digunakan sebagai penyangga untuk menaikkan atau menurunkan beban. Mereka digunakan secara meluas untuk memindahkan beban berat ke atas halangan menegak.

Menggerakkan objek ke atas satah condong memerlukan daya yang lebih sedikit daripada mengangkatnya secara langsung, dengan kos peningkatan jarak perjalanan.

Kelebihan mekanikal satah condong sama dengan nisbah panjang permukaan condong ke ketinggian yang diliputi.

Buaian

Ia adalah alat berbentuk segi tiga. Ia dapat digunakan untuk memisahkan dua objek, mengeluarkan potongan objek, mengangkatnya, atau menahan objek di tempat.

Ia berfungsi dengan menukar daya yang dikenakan pada hujungnya yang tumpul menjadi daya yang berserenjang dengan permukaan yang condong.

Kelebihan mekanikal diberikan oleh hubungan antara panjang cerun dan lebar.

Skru

Ini adalah mekanisme yang mengubah pergerakan putaran menjadi pergerakan linear dan daya putaran (tork) menjadi daya linear. Skru adalah jenis satah condong yang lain.

Bentuknya yang paling umum terdiri daripada batang silinder dengan alur heliks yang disebut benang di sepanjang bahagian luar.

Skru melewati lubang pada objek atau medium lain dengan benang dalaman yang bersambung dengan benang skru.

Contoh

Tuas

Beberapa contoh tuas adalah pegangan pintu, cakar pada tukul pelepas kuku, tuas besi, suis lampu, pembuka botol, dan engsel.

Sumber: pixabay.com

Roda dan gandar

Mereka dijumpai di mana benda berputar-putar, seperti kipas elektrik, motor, pintu putar, karusel, dan roda mana pun, sama ada di dalam kereta, di papan selaju, atau di basikal.

Sumber: pixabay.com

Katrol

Mereka digunakan dalam tirai dan tirai untuk menggerakkannya ke atas dan ke bawah, atau ke belakang dan ke belakang.

Mereka dapat mengangkat sesuatu dari tanah, seperti bendera di tiang. Tali ditarik ke bawah, tetapi bendera naik.

Mereka juga digunakan dalam industri untuk menaikkan dan menurunkan beban berat, di kapal untuk menaikkan dan menurunkan layar, atau di kren untuk digunakan pada peralatan konstruksi bergerak.

Lif juga menggunakan takal untuk menggerakkan kereta ke bawah dan ke atas dari lantai ke lantai.

Sumber: pixabay.com

Pesawat condong

Mereka digunakan di taman skuter, tanjakan kerusi roda, dan untuk memindahkan alat berat masuk dan keluar dari belakang trak.

Versi jalan yang dimodifikasi terdapat di tangga, eskalator, laluan berjalan kaki, dan juga di slaid yang digunakan untuk menjatuhkan e-mel di peti surat, hingga ke kereta menuju lereng.

Sumber: pexels.com

Buaian

Beberapa contoh baji yang digunakan untuk memisahkannya adalah sekop, pisau, kapak, beliung, gergaji, sepasang gunting atau pemetik ais.

Baji juga dapat menyatukan barang-barang, seperti dalam hal jepitan, pin, paku, kuku, atau pintu pintu.

Sumber: pixabay.com

Skru

Beberapa contohnya adalah pada gerudi, penutup balang, bola lampu, baut, penutup botol, faucet, dan pen.

Penggunaan skru yang lain adalah pada alat yang disebut pam skru. Ia adalah mesin hidraulik berbentuk skru besar yang masuk ke dalam air. Semasa berputar, berkat bentuk skru, air naik ke poros berpintal, naik ke tempat yang diperlukan. Pam skru sering digunakan untuk pengairan dan di kawasan pertanian seperti ladang.

Sumber: pixabay.com

Rujukan

1. Wikipedia, ensiklopedia percuma (2019). Mesin ringkas. Diambil dari: en.wikipedia.org.
2. Televisyen Awam Idaho (2019). Mesin ringkas: Fakta. Diambil dari: idahoptv.org.
3. Jim Lucas (2018). 6 Mesin Mudah: Menjadikan Kerja Lebih Mudah. Sains Langsung. Diambil dari: livescience.com.
4. Ajar Kejuruteraan (2019). Kejuruteraan: Mesin Mudah. Diambil dari: mengajarengineering.org.
5. Untuk Guru untuk Pelajar (2019). Apa itu mesin ringkas? Diambil dari: forteachersforstudents.com.au.
6. Kerajaan Negeri Victoria (2019). Mesin ringkas. Diambil dari: education.vic.gov.au.
7. Vex IQ (2019). Enam Jenis Mesin Mudah. Diambil dari: vexrobotics.com.