اهرم دستهکوتاه: وقتی نیرو در میانۀ کار است
اهرم چیست و چگونه کار میکند؟
یک اهرم۲، وسیلهای ساده است که کار ما را آسانتر میکند. این وسیله معمولاً یک میلهی سفت و سخت است که حول یک نقطهی ثابت به نام تکیهگاه۳ میچرخد. با اعمال نیرو به یک نقطه از این میله (که به آن نیروی محرک۴ میگوییم)، میتوانیم بر جسمی در نقطهای دیگر (که مقاوم۵ یا بار نامیده میشود) غلبه کنیم. اهرمها بر اساس موقعیت نسبی سه جزء اصلی (تکیهگاه، نیروی محرک و مقاوم) به سه دسته تقسیم میشوند.
| نوع اهرم | موقعیت تکیهگاه | مزیت اصلی | یک مثال |
|---|---|---|---|
| نوع اول (مانند الاکلنگ) | بین نیروی محرک و مقاوم | میتواند هم نیرو و هم مسافت را تغییر دهد | دیلم |
| نوع دوم (مانند فرغون) | مقاوم بین تکیهگاه و نیروی محرک | افزایش نیرو | در بازکن بطری |
| نوع سوم (مانند انبرک) | نیروی محرک بین تکیهگاه و مقاوم | افزایش مسافت و سرعت | جاروی دستهبلند |
اهرم دستهکوتاه یا نوع سوم را بشناسید
در اهرم نوع سوم، نیروی محرک بین تکیهگاه و مقاوم قرار دارد. این آرایش باعث میشود که شما برای جابجا کردن یک جسم، نیاز به اعمال نیروی بیشتری نسبت به حالتی که مستقیماً آن را بلند میکنید، داشته باشید. اما در عوض، مزیت بزرگی به دست میآورید: سرعت و دامنهی حرکت نوک اهرم (محل قرارگیری مقاوم) بسیار افزایش مییابد. به همین دلیل است که به آن اهرم دستهکوتاه نیز میگویند؛ زیرا نقطهی اعمال نیروی شما به تکیهگاه نزدیک است، اما اثر آن در فاصلهای دورتر و با سرعت بیشتر ظاهر میشود.
اهرم نوع سوم در بدن انسان و ابزارهای روزمره
شاید جالب باشد که بدانید بدن شما پر از اهرم نوع سوم است! وقتی با دستتان یک کتاب را از روی میز برمیدارید، در مفصل آرنج شما یک اهرم نوع سوم فعال میشود. در این حالت:
- تکیهگاه: مفصل آرنج.
- نیروی محرک: نیرویی که ماهیچهی دو سر بازو۷ بر استخوان ساعد وارد میکند. این نیرو بین تکیهگاه (آرنج) و مقاوم (دست شما که کتاب را نگه داشته) اعمال میشود.
- مقاوم: وزن کتاب که در کف دست شما قرار دارد.
این مکانیسم به بازوی شما اجازه میدهد با سرعت و دامنهی حرکتی زیادی بچرخد، حتی اگر برای بلند کردن یک جسم سبک نیاز به استفاده از نیروی ماهیچهای نسبتاً زیادی داشته باشید. این اصل در بسیاری از ابزارها نیز استفاده شده است:
| وسیله | تکیهگاه | نیروی محرک | مقاوم |
|---|---|---|---|
| انبرک | مفصل لولایی انتهای دسته | فشاری که انگشتان شما وارد میکنند | میلۀ داغ یا جسمی که نوک انبرک گرفته شده |
| جاروی دستهبلند | دست بالایی شما که دسته را ثابت نگه میدارد | دست پایینی شما که به وسط دسته نیرو وارد میکند | تیغههای جارو که بر زمین کشیده میشوند |
| قطعهگیر یا پنس | پیچ اتصال دو بازو | فشار انگشتان در وسط بازوها | قطعهای کوچک که نوک پنس آن را میگیرد |
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
پاورقی
۱ اهرم دستهکوتاه (Third-Class Lever)
۲ اهرم (Lever)
۳ تکیهگاه (Fulcrum)
۴ نیروی محرک (Effort Force)
۵ مقاوم (Load/Resistance)
۶ مزیت مکانیکی (Mechanical Advantage - MA)
۷ ماهیچهی دو سر بازو (Biceps Brachii Muscle)
