الرافعة

 

 

الرافعة

الرافعة من  أقدم الآلات البسيطة لها عدة أشكال، وأبسط أشكالها ساق صلبة قابلة للدوران حول  نقطة، مثل العتلة المستخدمة في رفع الصخور وإزالة المسامير.

 

  

 من الأشكال  في الأعلى يمكن  ابراز وتوضيح المفاهيم التالية والمرتبطة بالرافعة:  

  المقاومة ( م ) : القوة التي يبذلها الجسم الذي يتعرض للمجهود ليقاوم تأثير القوة  وحدة قياسها في النظام الدولي للوحدات هي نيوتن N.

القوة( ق ): الجهذ المبذول للتأثير على المقاومة وحدة قياسها في النظام الدولي للوحدات هي نيوتن N

 نقطة الارتكاز: النقطة التي ترتكز عليها الرافعة وتدور أو تتأرجح حولها الرافعة.

ذراع القوة (  ل ق ) :المسافة بين نقطة تأثير القوة ( ق ) ونقطة الإرتكاز وتقاس بوحدة  المتر ( م ).

ذراع المقاومة ( ل _م ) : المسافة بين  نقطة تأثير المقاومة ( م ) ونقطة الإرتكاز وتقاس بوحدة المتر( م )

 

 وجميع  أنواع  الرافعات  تنطبق عليها العلاقة التالية والتي تسمى قانون الرافعة:

 القوة × ذراع  القوة = المقاومة × ذراع ذراع  المقاومة

                $\mathit{ق}\mathbf{\times }{\mathit{ل}}_{\mathbf{ق}}\mathbf{=}\mathit{م}\mathbf{\times }{\mathit{ل}}_{\mathbf{م}}$

بقسمة طرفي المعادلة على $ق\times {ل}_{م}$ نجد الفائدة الآلية للرافعة

الفائدة الآلية $=\frac{م}{ق}=\frac{{ل}_{ق}}{{ل}_{م}}$

 

مثال: يبين الشكل المجاور ساقا فلزية مثقبة على مسافات متساوية (10سم) معلق فيه جسمان (ق،م) ، اعتمادا على البيانات المدونة على الشكل ، احسب ما يأتي علما بأن الساق متزنة:

• الفائدة الآلية للرافعة.
• وزن الجسم الثاني (م).

الحل:

أ- نحسب الفائدة الآلية من خلال العلاقة التي تربط المقاومة والقوة او حسب العلاقة التي تربط ذراع القوة وذراع المقاومة ، ولكن حسب معطيات السؤال فإننا نجد الفائدة الآلية من العلاقة التي تربط ذراع القوة وذراع المقاومة.

الفائدة الآلية=$\frac{{ل}_{ق}}{{ل}_{م}}=\frac{6.0}{2.0}=3$

 

كما قلنا سابقا في درس المستوى المائل ان الفائدة الآلية ليس لها وحدة.

• من العلاقة

$\mathit{ق}\mathbf{\times }{\mathit{ل}}_{\mathbf{ق}}\mathbf{=}\mathit{م}\mathbf{\times }{\mathit{ل}}_{\mathbf{م}}$

نحسب المقاومة حيث الوزن يمثل المقاومة

$5.2\times 6.0=م\times 2.0$

بالقسمة على $2.0$ نجد م=7.5 نيوتن.

 

    أنواع الروافع

    يوضح الشكل المخطط التالي أنواع الروافع:

 

    بناءأ  على  ما سبق  تتشابه الروافع في  وجود  كل من نقطة الإرتكاز والقوة  والمقاومة، وتختلف في موقع نقطة الإرتكاز والغرض  من استخدامها.

 

تعميم

كلما قل طول ذراع المقاومة زادت الفائدة الآلية

    

سنوضح هذا التعميم من خلال المقارنة بين الروافع التالية: 

 

 

بالمقارنة بين الروافع المبينة في الجدول ، وبتطبيق قانون الفائدة الآلية الذي يربط ذراع القوة وذراع المقاومة ، نلاحظ ان الملقط فائدته الآلية اقل من 1 حيث الهدف من هذا النوع

من الروافع هو الدقة والحماية كأن تلتقط قطعة زجاج أو قطعة جمر من الموقد.

بالمقارنة بين كسارة البندق والزرادية لاحظ ان ذراع القوة في كسارة البندق الشكل 1 اكبر من ذراع المقاومة ولكن في الزرادية ذراع القوة اكبر بكثير من ذراع المقاومة ، فالزرادية والعتلة

فائدتها الآلية اكبر.

مثال: يبين الشكل كسارة بندق ، معتمدا على البيانات المدونة على الشكل ،اجب عما يلي:

 1 - حدد موقع نقطة الارتكاز وطول ذراع القوة وطول ذراع المقاومة.

 2 - احسب الفائدة الآلية لهذه الرافعة.

 

1. يتضح من الشكل ان نقطة الارتكاز هي التي تقابل النقطة جـ ، وان ذراع القوة هو 22 سم وذراع المقاومة 5 سم.
2. الفائدة الآلية =$\frac{22}{5}=4.4$ .

 

    فكر:

        يمثل  الشكل  التالي  ثلاثة آلات يسيطة  تستخدم  في حياتنا اليومية، حدد  على كل منها نوع الرافعة التي  تمثلها  واكتب العبارة المناسبة

  التي يشير إليها كل سهم وذلك من العبارات التالية (  نقطة  تأثيرالقوة ، نقطة تأثير المقاومة ،  نقطة الارتكاز)، ثم حدد كل من ذراع  القوة وذراع 

   المقاومة على كل  شكل.