▷ ما هي الآلة؟

تشرح هذه المقالة ما هي الآلات. لذلك سوف تكتشف معنى الآلة، وما هي أجزاء الآلة، وما هي أنواع الآلات المختلفة.

ما هي الآلة؟

الآلة عبارة عن نظام ميكانيكي يقوم بإجراء معين. أي أن الآلة عبارة عن جهاز يتكون من مجموعة من العناصر الميكانيكية المدمجة التي يسهل تشغيلها أداء العمل.

على سبيل المثال، المكبس الهيدروليكي عبارة عن آلة تستخدم لضغط أنواع مختلفة من المواد وضغطها. لذلك، باستخدام هذه الآلة، يمكنك القيام بعمل كان من المستحيل القيام به باستخدام القوة البشرية.

يمكن أن تكون الطاقة التي تحتاجها الآلة لتشغيلها من أنواع مختلفة: طاقة ميكانيكية، وكيميائية، وحرارية، وما إلى ذلك. على الرغم من أن الغالبية العظمى من الآلات حاليًا تحصل على طاقتها من محرك كهربائي.

من المهم التمييز بين مفهوم الآلة ومفهوم الآلة. الآلة هي جهاز واحد يقوم بعمل ما، في حين يشير مصطلح الآلات إلى مجموعة من الآلات المستخدمة لنفس الغرض.

أجزاء من الآلة

تتكون الآلة من العناصر التالية:

الآلية : هي جميع أجزاء الآلة التي تحول الطاقة الموردة إلى عمل صممت الآلة من أجله.
المحرك : هذا هو الجزء من الآلة الذي يوفر الطاقة اللازمة لإنجاز العمل.
الهيكل (أو الهيكل) : هذا هو الجزء من الجهاز الذي يدعم جميع المكونات الأخرى للآلة.
السكن : هذا هو الجزء من الجهاز الذي يحمي الجهاز. بشكل عام، يكون لها شكل خاص بالآلة لتسهيل استخدامها والسماح بربطها بعناصر أخرى.
مكونات السلامة : هي أجزاء الآلة التي لا تساهم في تحقيق غرض الآلة، بل غرضها حماية الأشخاص الذين يستخدمون الآلة.
الدائرة الإلكترونية : مجموعة من الكابلات وأجهزة الاستشعار والأجهزة الكهربائية التي تساعد الآلة على العمل.
المؤشرات والشاشات : تحتوي بعض الأجهزة على مؤشرات أو شاشات للتفاعل مع المستخدم وتنبيهه بوجود أخطاء أو مواقف معينة.

أنواع الآلات

اعتمادًا على عدد الخطوات التي تحتاجها الآلة لتحقيق غرضها، يتم تصنيف الآلات إلى بسيطة أو مركبة.

الآلة البسيطة : الآلة التي تقوم بعملها في خطوة واحدة. ولذلك فإن تشغيل هذا النوع من الآلات يكون بسيطًا، حتى لو كان يتضمن عدة عناصر ميكانيكية. على سبيل المثال: رافعة، بكرة، إسفين.
الآلة المركبة : آلة تحتاج إلى عدة خطوات لتحقيق فائدتها. تتكون الآلة المركبة من عدة آلات بسيطة متصلة على التوالي. على سبيل المثال: دراجة، رافعة، ساعة.

من ناحية أخرى، يمكن أيضًا تصنيف الآلات وفقًا لما إذا كانت تحتاج إلى الكهرباء لتشغيلها أم لا:

الآلة اليدوية : آلية عمل هذا النوع من الآلات تعمل بالدفع، لذا يجب تطبيق القوة على الآلة حتى تعمل. على سبيل المثال: رافعة، نظام بكرة، إسفين.
الآلة الكهربائية : تحتاج الآلة إلى تيار كهربائي لتشغيلها. يمكن توليد الكهرباء عن طريق مصدر طاقة خارجي أو بطارية. عادةً ما تحتوي هذه الأنواع من الآلات على محرك مدمج، مما يجعلها أكثر ضجيجًا. على سبيل المثال: جهاز كمبيوتر، جهاز تلفزيون.

آلة بسيطة

الآلة البسيطة هي نوع من الآلات التي تسمح لك بتغيير مقدار القوة أو اتجاهها. ببساطة، الآلة البسيطة هي جهاز ميكانيكي يستخدم لممارسة القوة بجهد أقل أو براحة أكبر.

على سبيل المثال، الرافعة هي آلة بسيطة. الرافعة عبارة عن آلة بسيطة لأنها تسمح لك برفع جسم ثقيل باستخدام قوة أقل بكثير مما لو كنت سترفعه بدون رافعة.

باختصار، يمكن تعريف الآلات البسيطة بأنها أبسط الآليات التي توفر ميزة ميكانيكية.

➤ لمعرفة المزيد: آلة بسيطة

آلة مركبة

الآلة المركبة ، وتسمى أيضًا الآلة المركبة ، هي آلة مكونة من مجموعة من الآلات البسيطة. ببساطة، الآلة المركبة هي جهاز ميكانيكي يجمع بين عدة آلات بسيطة متصلة على التوالي.

تُستخدم الآلات المركبة لتحقيق ميزة ميكانيكية أكبر. من خلال الجمع بين العديد من الآلات البسيطة، يمكن تحقيق قوة ناتجة أعلى، مما يسهل التعامل مع الأشياء الثقيلة.

وبالتالي، فإن تشغيل آلة مركبة يتضمن الجمع بين عدة آلات بسيطة في سلسلة، بحيث تعمل القوة الناتجة التي توفرها آلة بسيطة على تنشيط الآلة التالية. ولذلك، يتعين على المستخدم فقط بذل الجهد اللازم لتنشيط أول جهاز بسيط.

➤ لمعرفة المزيد: الآلة المركبة

الميزة الميكانيكية للآلة

الميزة الميكانيكية للآلة هي معلمة توضح مدى تضخيم القوة المطبقة على الآلة. وبالتالي فإن الميزة الميكانيكية تشير إلى العلاقة بين قوة الإدخال وقوة الإخراج.

رياضيا، يتم تعريف الميزة الميكانيكية للآلة على أنها نسبة القوة المحصلة إلى القوة المطبقة.

$VM=\cfrac{F_r}{F_a}$

يمكن أيضًا حساب الميزة الميكانيكية عن طريق قسمة سرعة القوة المطبقة على السرعة التي يتحرك بها الحمل. وبالمثل، فإن هذا التعبير يعادل أيضًا إزاحة نقطة القوة المطبقة مقسومة على إزاحة الحمل:

$VM=\cfrac{F_r}{F_a}=\cfrac{v_a}{v_r}=\cfrac{d_a}{d_r}$

ومن ثم يمكن استنتاج العلاقات التالية من صيغة الميزة الميكانيكية:

VM>1 : القوة الناتجة أكبر من القوة المطبقة، وبالتالي تزيد الآلة من حجم القوة. ومن ناحية أخرى، فإن المسافة التي يقطعها الحمل أقل من المسافة التي يقطعها النقطة التي يتم فيها تطبيق القوة.
VM<1 : القوة الناتجة أقل من القوة المطبقة، لذلك تقلل الآلة من قيمة القوة. ومع ذلك، فإننا نحصل على إزاحة حمل أكبر من الإزاحة التي حدثت عند نقطة تطبيق القوة.
VM=1 : القوة الناتجة للآلة تساوي القوة المؤثرة عليها. إن إزاحات الحمل ونقطة تطبيق القوة متطابقة أيضًا. على الرغم من أن هذه الأنواع من الآلات الميكانيكية لا توفر ميزة ميكانيكية، إلا أنها تستخدم بشكل عام لأداء تقوية العضلات بطريقة أكثر راحة. على سبيل المثال، تسمح البكرة البسيطة بقوة للأسفل لرفع الوزن، مما يجعل رفع الحمل أسهل.

الآلة والآلية

وأخيرا، سوف نتعمق أكثر في الفرق بين الآلة والآلية، لأنهما مفهومان غالبا ما يتم الخلط بينهما.

الآلية هي مجموعة من العناصر الميكانيكية التي تسمح للإنسان بأداء العمل بجهد أقل وأكثر راحة.

إذن، الآلية هي الجزء الذي يقوم بعمل الآلة، أي أن آلية الآلة هي مجموعة من الأجزاء التي تتحد لتؤدي عملا.

ومع ذلك، فإن الآلة تتكون من عدة مكونات. وبالتالي فإن الآلية جزء آخر من الآلة.

باختصار، يتضمن مفهوم الآلة مفهوم الآلية، لكن معناه ليس واحدًا، لأن الآلات تتكون عمومًا من عدة مكونات.

➤ لمعرفة المزيد: ما هي الآلية؟