مقاله دانش آموزی درباره اهرمهاو قطب نما

اهرم ها

دید کلی

فرض کنید جسمی داخل ماشین قرار دارد، مزیت مکانیکی در خصوص ماشین نسبت بین نیرویی است که ماشین به جسم وارد می‌کند و نیرویی است که جسم به ماشین وارد می‌کند. مزیت مکانیکی نشان می‌دهد که ماشین نیروی وارده را چند برابر می‌کند. برای مثال ، شاید تصور کنید که استفاده از جک برای بلند کردن اتومبیل سبب می‌شود که ما کار کمتری برای بلند کردن آن انجام دهیم اما هرگز چنین نیست. می‌دانیم که برای بلند کردن اتومبیل باید مقدار معینی کار انجام شود، این مقدار با بکار گیری جک کاهش پیدا نمی‌کند، جک تنها کار را آسانتر می‌کند.

مثلا برای بلند کردن اتومبیل بدون استفاده از جک لازم است شما نیرویی بیش از 5000 نیوتن را بر آن وارد کنید، مسلما وارد کردن چنین نیرویی توسط شما غیر ممکن است. جک به شما کمک می‌کند تا شما با نیرویی در حدود 100 نیوتن اتومبیل را بلند کنید، در این صورت جک اتومبیل نیروی وارد بر آن را حدودا 50 برابر کرده است، لذا گفته می‌شود که مزیت مکانیکی این جک حدودا 50 است.

ماشین ساده

گروهی از ماشینها که پایه و اساس ساخت ماشینهای دیگر را تشکیل می‌دهند، ماشین ساده نامیده می‌شوند. ماشینهای دیگر حالت تغییر شکل یافته ماشین ساده یا ترکیبی از چند ماشین ساده با یکدیگر هستند.

اهرم نوع اول

اهرم میله بلندی است که محلی از آن به جایی تکیه دارد. برای مثال میله الاکلنگ را در نظر بگیرید، میله‌ای از وسط به محلی تکیه دارد، دو نیرو از دو انتهای میله بر میله اثر می‌کنند و سبب نوسان میله می‌شود. به فرض اگر نیروی محرک از سمت راست بر انتهای میله بطور قائم و به سمت پایین وارد شود به علت اثر این نیرو ، نیروی مقاوم بر انتهای دیگر میله و به سمت بالا در راستای قائم وارد می شود، فاصله بین نیروی محرک تا تکیه گاه بازویمحرک و فاصله بین نقطه اثر نیروی مقاوم تا تکیه گاه بازوی مقاوم نامیده می‌شود.

اهرم نوع دوم

در این نوع از اهرم تکیه گاه بر یکی از دو انتهای میله منطبق است، اگر نیروی محرک بر انتهای دیگر میله و بطور قائم به سمت بالا وارد شود، نیروی مقاوم بر وسط میله در راستای قائم و به سمت بالا وارد می‌شود. در این حالت نیروی مقاوم بین تکیه گاه و نیروی محرک قرار دارد.

اهرم نوع سوم

در این نوع اهرم که عکس نوع دوم است. میله از یکی از دو انتهای خود از بالا به تکیه گاه تکیه کرده است و نیروی محرک بر وسط میله اثر می‌کند، در راستای قائم و به سمت بالا و نیروی مقاوم بر انتهای دیگر میله و در راستای قائم به سمت بالا وارد می‌شود. در این نوع اهرم نیروی محرک بین تکیه گاه و نیروی مقاوم قرار دارد. مزیت مکانیکی اهرم همچون هر ماشین از نسبت نیروی محرک و مقاوم بدست می‌آید. البته اگر از اصطکاک صرفنظر کنیم، مزیت مکانیکی اهرم از نسبت طول بازوی محرک بر طول بازوی مقاوم هم بدست می‌آید.

قرقره

قرقره یک ماشین ساده است، هر قرقره محوری دارد که حول آن می‌تواند آزادانه بچرخد، البته گاهی می‌توان دو یا چند قرقره ثابت و متحرک را باهم ترکیب کرد و یک قرقره مرکب بوجود آورد. قرقره‌ها را می‌توان نوعی اهرم به شمار آورد با این تفاوت که دامنه حرکت اهرم محدود است، اما دامنه حرکت قرقره محدود نیست. در یک قرقره که از مرکز به محلی توسط میله متصل است و طنابی از دور آن رد شده و به یکی از دو انتهای آن جسمی آویزان است. اگر انتهای آزاد طناب را بکشیم جسم در سمت دیگر بالا می‌آید در این حالت قرقره ثابت است و نقطه تکیه گاه مرکز قرقره است و نیرویی که به سمت آزاد طناب وارد شود به عنوان نیروی محرک و نیرویی که به جسم وارد می‌شود به عنوان نیروی مقاوم است.

· قرقره متحرک:قرقره متحرک قرقره‌ای است که از مرکز آویزان نشده بلکه طنابی از قسمت پایین آن رد شده و یکی از دو انتهای طناب به سقف آویزان است و جسم از مرکز دیسک آویزان است. در این حالت محل اتصال طناب به کناره دیسک که در بالا به سقف وصل است به عنوان تکیه گاه است و نیرویی که به سر آزاد طناب وارد کنیم به عنوان نیروی محرک و نیرویی که بر جسم وارد می‌شود به عنوان نیروی مقاوم است.

· چرخ و محور:چرخ و محور شامل چرخی است که به مرکز آن میله‌ای وصل شده است با چرخاندن چرخ میله نیز می‌چرخد. از نمونه‌های چرخ و محور می‌توان کلید ، فرمان اتومبیل ، آچار ، پیچ گوشتی ، چرخ چاه و چرخ مته دستی را نام برد. در چرخ و محور معمولا نیروی محرک را به چرخ و نیروی مقاوم را به محور وارد می‌کنند اما برعکس این حالت نیز امکان پذیر است. برای اینکه افزایش یا کاهش نیرو را در این دو حالت احساس کنید می‌تواند به کمک یک سینی گود یا چرخ سه چرخه به عنوان چرخ و یک میله چوبی یا فنری به عنوان محور استفاده کنید. حال با یک دست چرخ را در دست بگیرید و بچرخانید و با دست دیگر محور را گرفته و مانع حرکت آن شوید، در این حالت چرخ و محور می‌چرخند.

در چرخ و محور بین شعاع چرخ و شعاع محور و نیروهایی که به چرخ و محور وارد می‌شوند رابطه برقرار است:

نیرویی که به چرخ واردمی‌شود/نیرویی که بر محور وارد می‌شود = شعاع محور/شعاع چرخ

سطح شیبدار

سطح شیبدار هم نوعی ماشین ساده است و سبب می‌شود که بتوانیم به کمک یک نیروی کم اما در مسافتی طولانی جسمی را به سمت بالا حرکت دهیم، در حالیکه ممکن است جابجا کردن این جسم بطور مستقیم از سطح زمین بر روی سطح بالایی در حد نیروی ما نباشد.

گوه و پیچ

گوه و پیچ نیز ماشینهای ساده هستند و می‌توان آنها را نوعی سطح شیبدار به حساب آورد. چاقوی معمولی یک گوه است، تیغه‌های قیچی نیز گوه هستند، گوه یک سطح شیبدار متحرک است. پیچ نیز سطح شیبداری است که به دور یک میله پیچیده شده، از ترکیب پیچ و قوه ، مته بوجود می‌آید.

=============================================================

قطب نما

يا قبله نما. اسباب کوچکي است به اندازه ساعت جيبي و کوچکتر يا بزرگتر از آن و داراي صفحه مدرج و عقربه . تقسيمات صفحه مدرج از صفر تا 360 درجه يا 400 گراد است . محفظه کوچکي است مانند يک ساعت جيبي که در آن يک عقربه مغناطيسي روي پايه اي که در مرکز صفحه قرار دارد نصب شده و چون قطب نما را افقي نگاه دارند نوک آبي عقربه تقريباً به طرف شمال متوجه ميشود و چنانچه زاويه انحراف اين نقطه را بدانيم ميتوانيم امتداد صحيح شمال و جنوب را پيدا کنيم . قطب نماهائي که سابقاً در کشتي راني متداول بود و هنوز نيز در بعضي کشتيها به کار ميرود اصولاً از يک عقربه مغناطيسي تشکيل شده و روي عقربه صفحه ، دايره از مقوا يا ميکا چسبانيده اند، عقربه روي يک پايه قائم تکيه دارد و سطح صفحه افقي است . محيط صفحه درجه بندي شده و روي سطح آن يک شکل ستاره کشيده اند که شاخه هاي مختلف آن به سوي جهات اصلي و فرعي متوجه است . خط شمال و جنوب آن در امتداد قطب شمال و جنوب عقربه قرار دارد. عقربه و صفحه در محفظه اي مسي نصب شده است . براي اينکه صفحه هميشه افقي بايستد و حرکت کشتي در آن تاثير نداشته باشد محفظه را خيلي سنگين ميگيرند، براي اينکه ارتعاشاتي که از تيراندازي با توپهاي سنگين در کشتيهاي جنگي توليد ميشود، باعث اختلال عمل عقربه نشود. در کشتيهاي جنگي يک نوع قطب نماي ديگر به کار ميرود. اين قطب نما از محفظه اي شيشه اي تشکيل شده که داخل آن را با مخلوطي از آب و الکل پر کرده اند، صفحه درجه بندي شده و يک جفت آهن رباي استوانه اي کوتاه به يک جسم شناگر متصل است . اندازه شناگررا طوري تعيين مي کنند که وزن تمام قسمت متحرک موقعي که در آبگونه (مايع) فرورفته خيلي کم باشد. در زيردريائي ها که از غلافي آهني پوشيده شده اند و عقربه مغناطيسي در داخل آهن کار نميکند يک نوع قطب نماي ديگر به نام قطب نماي ژيروسکپي به کار ميبرند و اساس آن بر اين قرار دارد که همواره بر اثر يک حرکت دوراني با تندي 8600 دور در دقيقه به وسيله موتورهاي الکتريکي و محور چرخش قطب نما و محور زمين در يک سطح قرار دارد.
تاريخچه قطب نما: به طوري که کريمرز استاد زبان فارسي و ترکي دانشگاه ليدن در مقاله اي به نام جغرافيا و بازرگاني در سلسله مقالاتي به نام ميراث اسلام زير نظر سر تامس ارنولد نوشته است ، ميگويد:
هنگامي که واسکو دو گاما پس از سياحت به دور آبهاي آفريقا در سال 1498 م . به سواحل شرقي آفريقا رسيد در آنجا ملاح عربي راه هند را به او نشان داد. طبق آثار و منابع پرتقالي اين عرب صاحب يک نقشه دريائي بسيار خوب و آلات دريائي قابل ملاحظه اي بوده است . اين ملاح احمدبن مجيدنام داشت . و بنابه گفته سر برتن چنين به نظر مي رسدکه افتخار ساختن قطب نما نيز نصيب ابن مجيد گشته ، گرچه به عقيده مستر برتن مخترع قطب نما ابن مجيد بوده است ولي خود ابن مجيد، در يکي از آثار خود مخترع قطب نما را حضرت داود (داود پادشاه ) ميشمارد. قطب نما را به انگليسي کامپس و به فرانسه بوسل و به عربي بوصلة ميگويند، مشابهت اسمي ميان نام آن به فرانسه و عربي نويسندگان دائرةالمعارف بريتانيکا را بر آن داشته که قطب نما را از مخترعات اروپائيان بينگارند، چه بوسل لغتي است ايتاليائي به معني جعبه کوچک . در ديکسيونر جغرافيائي دزبري ذيل کلمه بوسل به نقل از ترجمه تاريخ ابوالفدا مينويسد که قطب نما در پايان قرن دوازدهم م . در مشرقزمين مورد استفاده بوده است ، و نظريات راجع به اينکه اروپائيان آن را اختراع کرده اند مردود مي داند. در اهميت اين ابزار مي نگارد ابزاري است که تمام اکتشافات جغرافيائي به وسيله آن انجام شده است ، و قبل از آن دريانوردان از وسائل خيلي ابتدائي استفاده مي کرده اند به طوري که دريانوردي اروپائي در کتاب تاريخ علوم عمومي نوشته است با سه کلاغ در حوالي سواحل شمالي اروپا انجام مي يافته ، به اين ترتيب که آنها را پرواز داده و از امتداد مسير آنها رو به خشکي کشتي را رهبري مي نموده اند. مخترع واقعي قطب نما چيني ها بوده اند و نام مخترع آن وانگچن تو است ، و آن عبارت بود از قاشق مغناطيسي که روي صفحه اي از برنج صيقلي قرار داشت .
اساس علمي استفاده از قطب نما: ميدان مغناطيسي زمين ميداني است که اطراف کره زمين بدون وجود هر گونه آهن ربا يا جريان الکتريک وجود دارد. ميدان مغناطيسي زمين را ميتوان به ميدان يک آهن ربا تشبيه کرد که قطب شمال در نزديکي قطب جنوب جغرافيايي و قطب جنوب آن در نزديکي قطب شمال جغرافيايي قرار دارد. مختصات جغرافيائي اين دو قطب عبارتند از:
َ5 75 عرض شمالي
َ45 96 طول غربي
َ25 73 عرض جنوبي
ْ145 طول شرقي
اين دو نقطه در شمال و جنوب مغناطيسي امتداد ميدان مغناطيسي را در هر نقطه به وسيله دو زاويه که به ميل و انحراف موسومند تعيين مي کند. انحراف زاويه اي است که تصوير افقي ميدان با نصف النهار جغرافيايي تشکيل مي دهد. انحراف ممکن است شرقي يا غربي باشد. ميل زاويه اي است که ميدان مغناطيسي با سطح افقي تشکيل مي دهد، چنانچه ميدان به سمت زير سطح افقي متوجه باشد ميل را مثبت و چنانچه به سمت بالاي آن متوجه باشد ميل را منفي گويند. ميل و انحراف يک نقطه از سطح زمين در تمام مواقع يکسان نيست و تغيير مي کند، بعضي ازين تغييرات منظم و دائمي هستند و پاره اي اتفاقي . چون ميل و انحراف نقاط مختلف زمين را تعيين کرده نقاطي را که داراي ميل يا انحراف مشترکند به هم وصل کنيم دو رشته منحني به نام منحني هاي ايزوکلين به معني منحني با ميل مساوي يا هم ميل و ايزگن به معني منحني با انحراف مساوي يا باهم انحراف به دست مي آيد. به وسيله چنين نقشه اي ميتوان وضعيت مغناطيسي مناطق مختلف را نمايش داد. چنانچه نقشه هاي معرف مقدار انحراف نقاط مختلف کره را همراه داشته باشيم به وسيله يک عقربه مغناطيسي ميتوان جهات يابي و راه خويش را پيدا کرد و اين اسباب همان قطب نماست که شرحش را گفتيم .
اشتباه شمال و جنوب مغناطيسي و شمال و جنوب جغرافيايي : به طوري که در ص 115 گاهنامه سال 1311 ه' . ش . مينگارد، در اغلب ساعتهاي ظلي قطب نما را براي تشخيص شمال و جنوب منصوب ميداشتند، لابد گمان ميکردند که شمال و جنوب مغناطيسي با جغرافيايي يکي است و از خاصيت مغناطيسي کاملاً مطلع نبودند که انحراف مغناطيسي را بايد رعايت کرد. و قوس انحراف گاهي شرقي و گاهي غربي است . رجوع به گاهنامه سال 1311 ه' . ش . و ميراث اسلام و تاريخ علوم عمومي و دائرةالمعارف بريتانيکا و دائرةالمعارف فريد وجدي در ماده لابره و بوصلة شود.

مقاله دانش آموزی درباره اهرمهاو قطب نما

مطالب مشابه :

قطب نما چیست؟طرز ساخت قطب نم

قطب نما

دختران پسر نما و پسران دختر نما

دانلود پیام نما (تلتکست) شبکه ی سه سیما برای اندروید

طرز کار قطب نما

مقاله دانش آموزی درباره اهرمهاو قطب نما

تنظيم قطب‌نما روي شمال حقيقي

برگزاری جشن تکلیف در دبستان دخترانه شهید مختاری+ تصاویر

قطب نما