فهم الآلات البسيطة في الفنون: تعرف على المفهوم والتطبيقات

مفهوم الآلات البسيطة

الآلات البسيطة (بالإنجليزية: Simple Machine) هي جهاز ميكانيكي يغيّر من اتجاه أو مقدار القوة، ويمكن تعريف الآلة البسيطة بأنها إحدى أبسط الآليات التي توفر فائدة ميكانيكية، وتُعد الآلة البسيطة جهازًا أولي له حركة محددة، ويمكن دمجه مع الأجهزة الأخرى لتشكيل آلة أكثر تعقيدًا، أي أنّها تعتبر مثل وحدات البناء الأساسية التي ترتكز عليها الآلات المعقدة.¹

أمثلة على الآلات البسيطة

طوّر البشر العديد من الآلات البسيطة لتسهيل العمل، ومن الأمثلة على الآلات البسيطة ما يأتي:

ملفاف بدولاب وجزع

تُعد الملفاف بدولاب وجزع (بالإنجليزية: Wheel and axle) من أهم الاختراعات في تاريخ العالم، حيث تعمل العجلة على تقليل الاحتكاك الذي يتم مواجهته عند تحريك جسم فوق سطح ما، وقد تم تطوير العجلة عن طريق ربطها على محور مدعوم بمحمِّل، بحيث يمكن تصنيعها لتدور بحرية حول المحور، وقد أدى ذلك إلى تطوير العربات.²

تتكون العجلة والمحور من إطار دائري يسمى بالعجلة، ويدور على عمود أو قضيب يسمى بالمحور، وقد كانت هذه الآلة تُستخدم في صورتها الأولوية في رفع الأثقال أو إحضار المياه من الآبار،³ وساهمت العربات ذات العجلات في تسهيل الزراعة، والتجارة من خلال تمكين نقل البضائع من الأسواق وإليها، فضلًا عن تخفيف الأعباء عن الأشخاص الذين يسافرون لمسافات طويلة.²

السطح المنحدر أو المستوى المائل

يكون السطح المنحدر أو المستوى المائل (بالإنجليزية: Inclined plane) سطحًا مستويًا ويرتفع بزاوية معينّة عن الأرض بحيث يصبح شكله مثل المنحدر، ويُعتبر السطح المائل وسيلة لرفع الأشياء التي تكون ثقيلة جدًا، بحيث لا يمكن رفعها بشكل مستقيم حيث أنّها تحتاج جهدًا كبيرًا.²

يُقلل السطح المائل من الجهد اللازم لحمل الأشياء، ومن الجدير بالذكر أنّ زاوية ميلان السطح المائل أو شدة انحداره تحدد مقدار الجهد المطلوب لرفع الوزن، فكلما كان السطح أقل انحدارًا، تطلب الأمر جهدًا أقل.²

يكون مبدأ عمل السطح المائل مصحوبًا بميزة ميكانيكية بحيث تكون القوة المطلوبة لتحريك جسم ما لأعلى السطح المائل أقل من وزن الشيء الذي يتم رفعه، وبالتالي يكون رفعه سهلًا ويتم استخدام مبدأ المستوى المائل على نطاق واسع، على سبيل المثال في المنحدرات والطرق المتعرجة.³

الرافعة

تتكون الرافعة (بالإنجليزية: Lever) من داعمة طويلة ونقطة ارتكاز أو محور، وتعتمد الميزة الميكانيكية للرافعة على نسبة طول الرافعة على جانبي نقطة الارتكاز،² وقد استخدمت الرافعة بشكلها البدائي لتحريك الأحجار الثقيلة أو كعصي حفر لزراعة الأرض.³

البكرة

تُعد البكرة (بالإنجليزية: Pulley) عجلة مثبتة على حبل مرن أو سلك أو حزام يلتف على حفتها، ومن الجدير بالذكر أنّ البكرات تستخدم إما بشكل منفرد أو تكون مجتمعة لتوزيع الطاقة والحركة،³ وتُستخدم البكرات في الآلات الأكثر تعقيدًا مثل الطابعة ثلاثية الأبعاد، إذ تستخدم الطابعة نظامًا من الأسلاك والبكرات التي يتم التحكم فيها بواسطة جهاز الحاسوب.²

الإسفين

يُعد الإسفين (بالإنجليزية: Wedge) أداة صلبة تمتلك حافة رفيعة في نهايتها، وعادة ما يكون مصنوع من المعدن أو الخشب، ويستخدم الإسفين لتقسيم الأشياء، أو رفعها، أو شدها، ومن أمثلة استخدام الإسفين؛ تثبيت رأس المطرقة على مقبضها، واُستخدم الإسفين على مر العصور كلها، منذ ما قبل التاريخ وحتى وقتنا الحالي لتقسيم جذوع الأشجار والصخور.³

البرغي

يكون البرغي (بالإنجليزية: Screw) عادةً جسم أسطواني دائري مع ضلع حلزوني متصل به، ويستخدم إما كمثبِّت أو كمعدِّل للقوة والحركة.³

المراجع

1. “Definitions for Simple Machine”, definitions, Retrieved 13/1/2022. Edited.
2. ^ ^{أ ب ت ث ج ح} Jim Lucas (06/2/2018), “6 Simple Machines: Making Work Easier”, livescience, Retrieved 13/1/2022. Edited.
3. ^ ^{أ ب ت ث ج ح} “simple machine”, britannica, Retrieved 13/1/2022. Edited.