Другие механизмы

Механические устройства, служащие для преобразования величины или направления силы, называют простыми механизмами. К таким механизмам относятся не только рассмотренные нами рычаги и блоки, но и ряд других приспособлений (например, клин, винт, наклонная плоскость, ворот).

Ворот состоит из цилиндра (барабана) и прикрепленной к нему рукоятки. Этот простой механизм был изобретен в глубокой древности. Чаще всего его применяли для подъема воды из колодцев (рис. 60).

Выигрыш в силе, даваемый воротом, определяется отношением радиуса окружности, описываемой рукояткой, к радиусу цилиндра, на который намотана веревка.

Более совершенным механизмом является лебёдка (рис. 61). Она представляет собой сочетание ворота с двумя зубчатыми колесами разного диаметра.

Лебедку можно рассматривать как комбинацию двух воротов. Один из них (рукоятка + малое зубчатое колесо) дает выигрыш в силе, равный отношению R/r (см. рис. 61); другой (большое зубчатое колесо + цилиндр, на который наматывается веревка) дает выигрыш в силе, равный отношению R₁/r₁. Общий выигрыш в силе равен их произведению и потому выражается отношением:

выигрыш в силе =.

Если, например, длина рычага рукоятки R = 60 см, радиус малой шестерни r = 5 см, радиус большого зубчатого колеса R₁ = 50 см и радиус барабана лебедки r₁ = 10 см, то с помощью данной лебедки мы получим 60-кратный выигрыш в силе.

В древние времена многие простые механизмы использовались в военных целях. Это баллисты (рис. 62), катапульты (рис. 63) и другие устройства. Особенно большим количеством изобретений в этой области прославился Архимед.

Когда римские войска осадили Сиракузы, 75-летний Архимед возглавил оборону родного города. Сконструированные им механизмы поразили воображение современников. Огромный урон, наносимый римским войскам «железными лапами» и метательными машинами Архимеда, привел, по словам Плутарха, к тому, что «римляне стали так трусливы, что если замечали, что над стеной движется кусок каната или бревно, то кричали: «Вот, вот оно!» — и, думая, что Архимед хочет направить на них какую-нибудь машину, ударялись в бегство».

Несколько месяцев длилась осада Сиракуз, и лишь благодаря предателям, открывшим ворота, римляне наконец смогли ворваться в город. «Немало примеров гнусной злобы и гнусной алчности можно было бы припомнить,— пишет Тит Ливий (I в. до н.э.) о разграблении Сиракуз, — но самый знаменитый между ними — убийство Архимеда. Среди дикого смятения, под крики и топот озверевших солдат, Архимед спокойно размышлял, рассматривая начерченные на песке фигуры, и какой-то грабитель заколол его мечом, даже не подозревая, кто это» (рис. 64).

1. Что называют простыми механизмами? 2. Какие простые механизмы вы знаете? 3. Что представляет собой ворот? Чем определяется даваемый им выигрыш в силе? 4. Из каких частей состоит лебедка? 5. В каких военных машинах древности применялись простые механизмы?