Η τροχαλία, ευρέως γνωστή ως μία από τις «απλές μηχανές», ήταν από τις πρώτες μηχανές που χρησιμοποιήθηκαν ποτέ από ανθρώπους. Η τροχαλία αποτελείται από έναν τροχό προσαρτημένο στον άξονα, και γύρω από τον τροχό ένα σχοινί είναι προσαρτημένο για να σηκώνει και να μετακινεί βαριά αντικείμενα. Οι τροχαλίες σας επιτρέπουν να αλλάξετε τον τρόπο λειτουργίας των πραγμάτων, όπως το τράβηγμα ενός σχοινιού για να σηκώσετε ένα κουτί. Υπάρχουν διάφοροι τύποι τροχαλιών: σταθεροί, κινητοί ή διπλοί.
Βήμα
Μέθοδος 1 από 3: Διατηρώντας τους τροχαλίες απλούς
Βήμα 1. Προετοιμάστε τον απαραίτητο εξοπλισμό
Η τροχαλία είναι ένας απλός μηχανισμός και μπορεί να είναι ένας πολύ καλός τρόπος για να διδάξετε στα παιδιά ορισμένες έννοιες, όπως δύναμη, βαρύτητα και αποτελεσματικότητα. Αν θέλετε να φτιάξετε μια απλή τροχαλία, ετοιμάστε τον εξοπλισμό που αναφέρεται παρακάτω. Μπορείτε να αντικαταστήσετε στοιχεία που δεν υπάρχουν με άλλα στοιχεία. Αυτό θα συζητηθεί αργότερα.
- Συρμάτινη κρεμάστρα παλτών
- Νήματα, σχοινιά ή καλώδια (τουλάχιστον 3 m)
- Μια ξύλινη μπομπίνα, όπως αυτή που χρησιμοποιείται για να τυλίγει νήματα (με μια τρύπα στη μέση)
- Δαπάνες για δοκιμές (π.χ. μισογεμισμένο μπουκάλι γάλακτος, βιβλίο, κομμάτι σωλήνα κ.λπ.)
Βήμα 2. Κόψτε το σύρμα στο κάτω μέρος της κρεμάστρας, ακριβώς στη μέση
Τεντώστε το έτσι ώστε να μπορείτε να τοποθετήσετε μια ξύλινη μπομπίνα, η οποία θα λειτουργεί ως τροχαλία, στο κέντρο του σύρματος. Το άγκιστρο στο πάνω μέρος της κρεμάστρας μπορεί να κρατηθεί ή να κρεμαστεί από την οροφή για να επιτρέψει στην τροχαλία να σταθεί μόνη της. Εάν δεν έχετε κρεμάστρες, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε:
- Σουβλάκια, καρφιά ή μακριά μπαστούνια που μπορείτε να κρατήσετε σε κάθε άκρο.
- Το σχοινί μπαίνει μέσα στη μπομπίνα και στη συνέχεια δένεται στην κορυφή.
Βήμα 3. Τοποθετήστε το εκτεθειμένο άκρο του σύρματος μέσα από το μασούρι
Τεντώστε προσεκτικά το κομμένο σύρμα και περάστε το μασούρι σε μια κρεμάστρα παλτών. Εάν δεν λυγίζετε πολύ το καλώδιο, θα είναι ευκολότερο να τοποθετήσετε το μπομπίνα διατηρώντας το σύρμα στη θέση του. Εάν δεν μπορείτε να βρείτε μια ξύλινη μπομπίνα, δοκιμάστε αυτά τα στοιχεία:
- Οι έτοιμοι τροχοί τροχαλίας μπορούν να αγοραστούν στα περισσότερα καταστήματα υλικού για περίπου $ 50.
- Οι τροχοί τροχαλίας μπορούν να βρεθούν σε σετ παιχνιδιών, όπως δομικά στοιχεία Lego.
- Ένα καρούλι κορδέλας όπως αυτό που χρησιμοποιούσαν για να τυλίγουν τα δώρα.
- Ένα ρολό χαρτί υγείας ή ένα ρολό χαρτοπετσέτες (σε περίπτωση ανάγκης).
Βήμα 4. Κλείστε το σύρμα της κρεμάστρας για να στερεώσετε την μπομπίνα
Youσως χρειαστεί να λυγίσετε το σύρμα γύρω από το μπομπίνα, απλώς λυγίστε το ελαφρώς για να κρατήσετε το μασούρι στη θέση του εάν το μπομπίνα είναι πολύ βαρύ για το σύρμα. Μπορείτε να το κάνετε αυτό πιέζοντας τα δύο άκρα της κρεμάστρας πιο κοντά μεταξύ τους μέχρι να φτάσουν μόνο στο μισό του αρχικού τους μήκους. Στη συνέχεια, λυγίστε και τα δύο άκρα, έτσι ώστε η μπομπίνα να μην την περάσει.
Βήμα 5. Βιδώστε το σχοινί πάνω από την τροχαλία
Αυτό το βήμα είναι πολύ απλό. Απλά πρέπει να περάσετε το σχοινί πάνω από την τροχαλία. Όταν τραβάτε το ένα άκρο του σχοινιού, το άλλο άκρο θα κονταίνει καθώς ανεβαίνει προς τα πάνω.
Εάν θέλετε να πειραματιστείτε πολύ με τροχαλίες, μπορείτε να συνδέσετε ένα μικρό μεταλλικό άγκιστρο στο ένα άκρο του σχοινιού, επιτρέποντάς σας να κρεμάσετε και να δοκιμάσετε διαφορετικά φορτία με ευκολία
Βήμα 6. Κρεμάστε το σύστημα τροχαλίας και βεβαιωθείτε ότι ο τροχός τροχαλίας μπορεί να περιστραφεί ομαλά
Κρεμάστε ένα γάντζο κρεμάστρα παλτό στην κορυφή, έτσι ώστε η μπομπίνα και το σχοινί να κρέμονται και να περιστρέφονται εύκολα. Μπορείτε επίσης να ζητήσετε από έναν φίλο να κρατήσει το γάντζο κρεμάστρας. Εάν χρησιμοποιείτε ένα μπαστούνι ή πετσέτα γύρω από τη μπομπίνα, μπορείτε να τοποθετήσετε τις δύο καρέκλες η μία κοντά στην άλλη και να ισορροπήσετε τους πείρους στις δύο πλάτες.
Βήμα 7. Δέστε ένα βάρος στη μία άκρη του σχοινιού
Η τροχαλία διευκολύνει την εργασία κατανέμοντας το φορτίο και τη δύναμη κατά μήκος των «διαφορετικών» πλευρών του σχοινιού που δημιουργεί η τροχαλία. Οι τροχαλίες σας επιτρέπουν επίσης να σηκώνετε τα πράγματα πιο εύκολα, απλά τραβήξτε το σχοινί προς τα κάτω και χρησιμοποιήστε τη βαρύτητα για να βοηθήσετε. Νιώστε το βάρος του αντικειμένου με το οποίο πειραματίζεστε (μισογεμισμένο μπουκάλι γάλακτος, χοντρό βιβλίο κ.λπ.) πριν επιχειρήσετε να το σηκώσετε με τροχαλία για να μπορέσετε να κάνετε συγκρίσεις.
Εάν το σχολείο σας διαθέτει μετρητή δύναμης, χρησιμοποιήστε το για να δοκιμάσετε και να καταγράψετε το βάρος πριν χρησιμοποιήσετε την τροχαλία
Βήμα 8. Τραβήξτε το ένα άκρο του σχοινιού για να σηκώσετε εύκολα το βάρος
Ακόμα και οι σφιχτές τροχαλίες (οι τροχοί δεν γυρίζουν ομαλά, τα σχοινιά κολλάνε κ.λπ.) θα σας επιτρέψουν να σηκώνετε πιο εύκολα βιβλία. Ποιός είναι ο λόγος? Αυτό συμβαίνει γιατί όταν τραβάτε το σχοινί προς τα κάτω, κινείστε με βαρύτητα, κάνοντας την κίνηση πιο αποτελεσματική. Ακόμα και το πιο πολύπλοκο σετ τροχαλιών, γνωστό ως "block and tackle" (σύστημα δύο ή περισσοτέρων τροχαλιών με σχοινί ή σπείρωμα μεταξύ τους) επιτρέπει σε ένα άτομο να σηκώσει ένα αυτοκίνητο μόνο του, αν και θα χρειαστείτε τη βοήθεια πολλαπλών τροχαλιών χρησιμοποιούνται μαζί. Ζυγίστε το φορτίο με τη βοήθεια ενός μετρητή δύναμης για να δείτε πώς η τροχαλία σας διευκολύνει να σηκώσετε πράγματα.
Βήμα 9. Κάντε στον εαυτό σας μερικές ερωτήσεις ενώ ρυθμίζετε την τροχαλία για να δοκιμάσετε το πείραμά σας
Τι συμβαίνει εάν το σχοινί είναι μεγαλύτερο; Τι γίνεται αν χρησιμοποιείτε μεγαλύτερη ή μικρότερη τροχαλία; Οι τροχαλίες διδάσκουν πολλά για τις δυνάμεις, τη βαρύτητα και τις μηχανές. Τι μπορείτε να μάθετε; Επικεντρωθείτε στην εξεύρεση τρόπων βελτίωσης της αποτελεσματικότητας της τροχαλίας προκειμένου να δοκιμάσετε πώς λειτουργεί κάθε στοιχείο της τροχαλίας.
- Τι θα συμβεί εάν προσθέσετε δύο ή περισσότερες τροχαλίες στο σύστημα και περάσετε ένα σχοινί μέσα από αυτές; Θα ήταν πιο εύκολο για εσάς να σηκώσετε βάρη ή πιο δύσκολο; Η απάντηση είναι πιο εύκολη.
- Το βάρος σηκώνεται κατά το ίδιο ποσό που τραβάτε το σχοινί; Η απάντηση είναι ναι; Το μήκος της χορδής παραμένει το ίδιο, οπότε τα μήκη και στις δύο πλευρές της τροχαλίας θα αυξάνονται πάντα κατά τον ίδιο αριθμό.
Μέθοδος 2 από 3: Δημιουργία σταθερής τροχαλίας
Βήμα 1. Επιλέξτε μια θέση τοποθέτησης που είναι αρκετά ισχυρή για να αντέξει το βάρος στην οροφή
Πρέπει να βιδώσετε τις τροχαλίες στα δοκάρια ή τα δοκάρια της οροφής, όχι στη γυψοσανίδα. Η τροχαλία έχει σχεδιαστεί για να σας διευκολύνει στο χειρισμό βαρέων αντικειμένων, αλλά ολόκληρο το βάρος πρέπει να στηρίζεται με βίδες προσαρτημένες στην οροφή. Εάν δεν ξέρετε πώς να βρείτε τη σωστή τοποθεσία για την εγκατάσταση της τροχαλίας, ίσως μπορείτε να προσλάβετε έναν επαγγελματία για να εγκαταστήσει την τροχαλία.
Βήμα 2. Αγοράστε ένα απλό σταθερό σύστημα τροχαλίας
Φυσικά μπορείτε να φτιάξετε μόνοι σας τροχούς τροχαλίας, αγοράζοντας άξονες και πλαίσια τοποθέτησης που ταιριάζουν στο μέγεθος των τροχών και των αξόνων. Ωστόσο, οι έτοιμοι τροχοί και τα πλαίσια στήριξης κοστίζουν λιγότερο από 150.000 IDR, δεν αξίζει τον κόπο να φτιάξετε τα δικά σας. Τα έτοιμα προς χρήση συστήματα τροχαλίας έχουν όλα τα εξαρτήματα μετρημένα και δοκιμασμένα για να διασφαλιστεί ότι λειτουργούν σωστά.
Βήμα 3. Τοποθετήστε τον άξονα στο κέντρο του τροχού
Εάν ο τροχός τροχαλίας δεν είναι εξοπλισμένος με έναν άξονα που μπορεί να εγκατασταθεί εύκολα στο σημείο στερέωσης, θα πρέπει να τοποθετήσετε τον άξονα χειροκίνητα. Μπορείτε απλά να το περάσετε μέσα από τον τροχό, εφαρμόζοντας μια μικρή ποσότητα λαδιού γενικής χρήσης (π.χ. WD40) παντού για να το χαλαρώσετε.
Βήμα 4. Συνδέστε τον άξονα στην οροφή με τη βοήθεια των βιδών που περιλαμβάνονται
Στερεώστε τον άξονα στον τοίχο ή στην οροφή χρησιμοποιώντας τα κατάλληλα εργαλεία. Συνήθως, θα χρειαστεί να χρησιμοποιήσετε ένα σφυρί και καρφιά για να συνδέσετε τον άξονα στο σημείο εγκατάστασης ή να χρησιμοποιήσετε ένα τρυπάνι και μακριές βίδες για συστήματα που χειρίζονται περισσότερο βάρος. Και πάλι, εάν δεν αισθάνεστε άνετα να το κάνετε μόνοι σας, επικοινωνήστε με έναν επαγγελματία ή έναν φίλο με εμπειρία σε αυτό το θέμα.
Συχνά ένα σταθερό "μπλοκ" ή τροχαλία θα έχει γάντζο. Σε αυτή την περίπτωση, μπορείτε απλά να στερεώσετε το δακτύλιο βίδας στην οροφή και να συνδέσετε το άγκιστρο του συστήματος τροχαλίας στον δακτύλιο
Βήμα 5. Βεβαιωθείτε ότι ο τροχός μπορεί να περιστραφεί ελεύθερα
Ο τροχός πρέπει να μπορεί να γυρίζει χωρίς να αντιμετωπίζει εμπόδια. Σφίξτε όλες τις βίδες προσεκτικά ώστε να μην ταλαντεύονται μέρη και εφαρμόστε μικρή ποσότητα λιπαντικού στα κινούμενα μέρη σε περίπτωση εμπλοκών.
Βήμα 6. Τοποθετήστε το σχοινί πάνω από την τροχαλία
Πρέπει να περάσετε το σχοινί κατά μήκος των "ράξεων" ή μεταξύ των αυλακώσεων στο πάνω μέρος του τροχού. Βεβαιωθείτε ότι ο ιμάντας είναι προσαρτημένος στο πάνω μισό.
Βήμα 7. Κρεμάστε ένα βάρος από τη μία άκρη του σχοινιού ή συνδέστε ένα γάντζο για να φτιάξετε μια τροχαλία που μπορεί να χρησιμοποιηθεί ξανά και ξανά
Πάρτε το άκρο του σχοινιού που δεν θα τραβηχτεί και δέστε ένα βάρος. Μπορείτε να δέσετε αντικείμενα απευθείας με κορδόνι ή να κάνετε απλά γάντζους.
Βήμα 8. Δοκιμάστε την τροχαλία
Τραβήξτε το άλλο άκρο της χορδής και αφήστε την τροχαλία να αλλάξει την κατεύθυνση της δύναμης. Εάν η τροχαλία λειτουργεί σωστά, θα πρέπει να μπορείτε να σηκώσετε το αντικείμενο μέχρι τον άξονα.
Μέθοδος 3 από 3: Δημιουργία διπλών τροχαλιών (μετακίνηση)
Βήμα 1. Σχεδιάστε πρώτα το σύστημα τροχαλίας
Ένα σύστημα τροχαλίας είναι ένας πολύ καλός τρόπος για να σηκώνετε βαριά αντικείμενα με όσο το δυνατόν λιγότερη δύναμη, αλλά πρέπει να είναι σωστά εγκατεστημένο για να λειτουργεί. Βρείτε το σωστό διάγραμμα στο διαδίκτυο γιατί μπορείτε να βρείτε κάθε τύπο τροχαλίας που μπορείτε να φανταστείτε εκεί. Πρέπει να γνωρίζετε τις διαφορές μεταξύ κάθε συστήματος τροχαλίας για να κατανοήσετε το διάγραμμα:
-
Σταθερή τροχαλία:
Ο τροχός του μηχανισμού γύρισε, αλλά οι υπόλοιποι δεν κουνήθηκαν. Το σχοινί περνά απλώς από την κορυφή του τροχού. Τραβάς το ένα άκρο προς τα κάτω και το άλλο καταλήγει. Υπάρχει ένας άξονας στο κέντρο του τροχού.
-
Κινούμενη τροχαλία:
Η τροχαλία έχει γάντζο στη μέση, χωρίς άξονα. Έτσι, αυτό το είδος τροχαλίας χρησιμοποιείται σχεδόν πάντα με άλλες τροχαλίες. Καθώς τραβάτε το σχοινί, η περιοχή γύρω από την τροχαλία συντομεύεται, επιτρέποντάς σας να σηκώσετε και να μειώσετε το βάρος και το μήκος του σχοινιού. Το φορτίο που πρέπει να ανυψωθεί είναι συνήθως προσαρτημένο στο άγκιστρο.
-
Διπλή τροχαλία:
Ας πάρουμε ένα παράδειγμα και φανταστείτε μια κρεμαστή οθόνη PowerPoint. Τραβάτε το σχοινί από τη μία πλευρά, αλλά και οι δύο πλευρές ανεβαίνουν ταυτόχρονα επειδή το ίδιο σχοινί είναι προσαρτημένο και στις δύο πλευρές. Το σχοινί περνάει από την αριστερή πλευρά, στη συνέχεια προς τα δεξιά, στη συνέχεια πίσω στη διπλή τροχαλία στα αριστερά, όπου τραβήξατε το σχοινί.
-
Αποκλεισμός και αντιμετώπιση συστήματος:
Αυτός ο τύπος μηχανισμού αναφέρεται σε μια σειρά τροχαλιών και σχοινιών που χρησιμοποιείτε και σε αυτό το σύστημα το σχοινί περνάει από την ίδια τροχαλία 2-4 φορές. Γενικά, τέτοιοι μηχανισμοί παρέχονται με συγκεκριμένες οδηγίες συναρμολόγησης.
Βήμα 2. Βεβαιωθείτε ότι έχετε μια ασφαλή πλατφόρμα για να τοποθετήσετε τις τροχαλίες
Ολόκληρος ο μηχανισμός πρέπει να στερεωθεί σε ένα στήριγμα στήριξης ή ένα δοκάρι. Εάν δεν έχετε αυτό το είδος ευκολίας για να στερεώσετε με ασφάλεια τις τροχαλίες, μπορείτε να δημιουργήσετε μια πλατφόρμα. Τοποθετήστε τα δύο συστήματα τροχαλίας σε έναν πίνακα 2x4. Αυτή η κατασκευή είναι γνωστή ως σύστημα "κάθετου μπλοκ" επειδή έχει μια σταθερή θέση για να σχηματίσει μια σταθερή τροχαλία. Στη συνέχεια, στερεώστε με ασφάλεια τις σανίδες στην οροφή ή την οροφή. Τοποθετήστε το περίπου 30 cm πάνω από την τυπική πλακέτα 2x4.
Ο πίνακας 2x4 πρέπει να είναι αρκετά ψηλός, ελαφρώς πάνω από τη θέση όπου θέλετε να σηκώσετε το αντικείμενο με τη διπλή τροχαλία
Βήμα 3. Τοποθετήστε την τροχαλία στον πίνακα ή στην οροφή σύμφωνα με τις οδηγίες στο διάγραμμα
Για αυτό το παράδειγμα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το πιο κοινό σύστημα διπλού σχήματος Μ. Για να το κάνετε αυτό, εγκαταστήστε τις τροχαλίες σε μια γραμμή, με τις δύο σταθερές τροχαλίες στο εξωτερικό και την κινούμενη τροχαλία στη μέση. Ωστόσο, η κινητή τροχαλία δεν είναι στερεωμένη στην οροφή, αλλά συγκρατείται στη θέση της με ένα σχοινί. Προς το παρόν, ευθυγραμμίστε τις δύο σταθερές τροχαλίες και βιδώστε τις.
- Βεβαιωθείτε ότι χρησιμοποιείτε το σωστό επίπεδο, ίσιωμα και μετρήσεις για να βεβαιωθείτε ότι οι δύο τροχαλίες είναι ίσες.
- Θα πρέπει να υπάρχει ίση απόσταση μεταξύ κάθε σταθερής τροχαλίας και της κεντρικής τροχαλίας.
Βήμα 4. Τυλίξτε το σχοινί στο κάτω μέρος της κινούμενης τροχαλίας
Ξεκινήστε να τυλίγετε το σχοινί γύρω από την τρίτη τροχαλία, η οποία δεν είναι προσαρτημένη στον πίνακα. Αυτό το σύστημα είναι γνωστό ως κινούμενο μπλοκ. Το σχοινί περνάει από το κάτω μέρος του τροχού και οι περισσότερες κινητές τροχαλίες έχουν μικρές μεταλλικές γλωττίδες που εμποδίζουν την ολίσθηση του σχοινιού.
Βήμα 5. Τοποθετήστε το σχοινί στις άλλες δύο τροχαλίες
Τυλίξτε κάθε πλευρά του σχοινιού μέσα από τις άλλες δύο τροχαλίες. Τώρα, η κινούμενη τροχαλία θα κρέμεται από την κορυφή των δύο σταθερών τροχαλιών. Το σχοινί θα βρίσκεται στην κορυφή κάθε σταθερής τροχαλίας και στο κάτω μέρος της κινούμενης τροχαλίας.
Το σχοινί πρέπει να σχηματίζει ένα "Μ". Το σχοινί θα κατέβει από κάθε άκρο της τροχαλίας που βρίσκεται στην άκρη και από το κάτω μέρος της κινούμενης τροχαλίας που βρίσκεται στη μέση
Βήμα 6. Κρεμάστε το αντικείμενο που θέλετε να σηκώσετε στην κινητή τροχαλία
Κρεμάστε το αντικείμενο που θέλετε να σηκώσετε από το κάτω μέρος της κινητής τροχαλίας, συνδέοντάς το με το άγκιστρο. Mayσως χρειαστεί να χρησιμοποιήσετε έναν πάγκο ή να κρατήσετε το σχοινί για να μην τραβήξει αν δεν είναι αρκετά μακρύ.
