Eemalda aukudega tööplaat ja vota kaks hammasratast välja.
Originaali tiitel: How Machines Work The Interactive Guide to Simple Machines and Mechanisms Build Your Own Working Models Kujundanud Quarto Children’s Books Ltd Copyright © Quarto Children’s Books, 2012 Kõik õigused kaitstud © Tõlge eesti keelde. Kalle Klein, 2012 Tõlke toimetanud Eda Posti ISBN 978-9985-3-2592-6 Kirjastus Varrak Tallinn, 2012 www.varrak.ee
sisukord
tekst: pildid:
Masinad
4
HAMMASLATT-
KALDPIND
6
ÜLEKANNE
KANG
8
VÄNT
18 20
RATAS JA TELG
10
PÕRKRATAS
PLOKK
12
nukk
HAMMASÜLEKANNE
14
NICK ARNOLD
ALLAN SANDERS
Inglise keelest tõlkinud
kalle klein
16
20
masina d
LIIKUMISE TÜÜBID
On olemas mitmesuguse kuju ja suurusega masinaid ja mehhanisme. Nende ülesanne on tööd kergemaks muuta. Sellised lihtsad masinad nagu näiteks kang vähendavad töö tegemiseks vajalikku jõudu või energiat. Mehhanisme, näiteks ülekandeid, võib kasutada jõu suuna muutmiseks, näiteks vertikaalsest horisontaalseks. Väntmehhanism muudab üht tüüpi liikumise teiseks.
JOUDUDE TÖÖ
LINEAARNE LIIKUMINE on liikumine sirgjooneliselt ühes suunas.
PÖÖRDLIIKUMINE
Et mõista, kuidas masinad töötavad, tuleb aru saada jõudude tööpõhimõttest. Võtame näiteks sellise lihtsa masina nagu käru, mis põhineb kangi rakendamisel. Mulla tõstmiseks vajalikku jõudu nimetatakse pingutuseks. Mulla kaal avaldab allapoole suunatud jõudu ehk raskust. Mulla kaal avaldab allapoole suunatud jõudu ehk raskust.
Kang vähendab raskuse ülestõstmiseks vajalikku pingutust, muutes töö kergemaks. Kogu selles raamatus näitavad kollased nooled jõudude töösuunda.
Raskus
on liikumine mööda ringjoont.
VASTASSUUNALINE LIIKUMINE on liikumine edasi ja seejärel tagasi.
Hiir rakendab pingutust, tõmmates käepidemeid ülespoole.
4
Masina suhtes rakendatav jõupingutus tekitab liikumist. Mõned mehhanismid muudavad üht tüüpi liikumise teiseks. Näiteks vänt muudab lineaarse liikumise pöördliikumiseks.
Kang vähendab raskuse ülestõstmiseks vajalikku pingutust.
Pingutus
MASINATE TÖÖ
SELLEST RAAMATUST
See raamat seletab, kuidas masinad töötavad. Igal leheküljepaaril on kirjeldatud üht lihtsat masinat või mehhanismi ning selle kasutamist igapäevaelus. Töötavad mudelid näitavad masinate tööd ja ajajoonelt võib näha, kuidas iga masinat on läbi aegade leiutistes kasutatud.
Teooria katsetamiseks saad tööplaadil ise masinaid kokku panna. Peale juhendilehe aitavad mudeleid ehitada ka tööplaadi pildid ja neile lisatud seletused (sellised nagu allpool).
MUDELITE EHITAMINE
Kõik mudelite ehitamiseks vajalikud osad leiad raamatu lõpus olevast karbist. Pane mudelid kokku vastavalt juhistele. Koordinaadid (näiteks N11) näitavad õigeid asukohti, kuhu osad plaadil Koordinaadid N11 kinnitada. Nii leiad punktid, kus poldid tuleb Polt paigaldada tagant ettepoole ja kinnitada mutriga. Mutter
Mudeli osad
Tööplaat
Hoia kindlasti tööplaati jalgadel püsti, sest mõned mehhanismid laual lebava plaadi korral ei tööta.
Igal osal, nagu näiteks sellel hammasrattal, on kindel värv, mis aitab teda teistel piltidel ära tunda.
5
KALDPIND Kaldu olevat pinda ehk kallakut nimetatakse ka kaldpinnaks. See on lihtne masin raskuste tõstmiseks. Selle lihtsaim vorm on ramp, mida muistsed egiptlased kasutasid tõenäoliselt püramiidide ehitamisel. Kui töölised oleksid püüdnud kiviplokke otse üles tõsta, oleks see olnud neile liiga raske. Plokki kaldteed pidi üles lohistades liigutasid nad seda edasi väiksema pingutusega, mis muutis töö kergemaks. Teiste kaldpinda kasutavate masinate hulka kuuluvad ka kruvi ja kiil.
Töölised veavad plokki ja nende pingutus on raskusjõust tugevam, liigutades plokki mööda rampi üles.
Raskusjõud (Maa külgetõmme) tõmbab plokki ehk raskust allapoole.
RAMP Need muistsed egiptlased ehitavad püramiidi, kasutades kiviploki tõstmiseks rampi. Isegi rambi korral on töö raske, sest Maa külgetõmbejõud tõmbab plokki allapoole. Egiptlased veavad plokki palkidel. Ilma palkideta oleks töö veelgi raskem, sest ploki ja rambi vahel tekiks tõmbejõu mõjul hõõrdumine. eKr: enne Kristust pKr: pärast Kristust
Ajajoon
6
3 miljonit aastat eKr kivist tööriist
Miljonite aastate eest tegid meie esiisad kivist kiilukujulisi tööriistu liha ja puidu lõikamiseks.
umbes 7000 eKr sirp
Sellel kiilukujulisel kivisirbil oli terav lõikeserv vilja koristamiseks.
300 eKr archimedese kruvi
Kreeka teadlane Archimedes leiutas masina, milles kasutati torusse asetatud kruvi vee tõstmiseks.
KIILU TÖÖ
KRUVI
Kaldpindu saab kasutada ka lõigete või avade tegemiseks. Kruvi puhul on kaldpind spiraalne. Seda võib ette kujutada spiraalse rambina ning see toimib samamoodi. Kruvi pöörlemisel on selle ringjoonelise liikumise teekond allapoole liikumise teekonnast pikem. Seetõttu nõuab kruvi paigaldamine vähem pingutust.
Ehita see kiil tööplaadil valmis ja kasuta seda kollase raskuse liigutamiseks. Lükka kiilu paremale ja vaata, kuidas selle kaldpind raskuse üles tõstab. Kiil töötab seetõttu, et sa lükkad raskust kaugemale, kui otse üles tõstes. See vähendab vajaminevat pingutust ja kergendab tõstmist.
ADER Enne seemnete külvamist vajab muld kündmist. Ader on masin, milles kasutatakse selle tähtsa töö tegemiseks kiilukujulisi kaldpindu. Kiilul on kaldpind kahel küljel ja see toimib rambipaarina, muutes mulla kündmise lihtsamaks.
Kiilukujuline tera vähendab mulla kündmiseks vajalikku pingutust.
Muld moodustab raskuse.
Pane sõrm sõrmeavasse ja liiguta kiilu – jõuallikaks on sinu sõrm.
Kiilu külg toimib kaldpinnana, vähendades vajaminevat pingutust.
Raskus hakkab mööda kaldpinda üles kerkima.
Hoia kindlasti plaati püstiasendis.
1450 pKr trükipress
Sakslane Johannes Gutenberg leiutas kruvimehhanismiga trükipressi.
1839 soukruvi
Esimene laev, mille pani edasi liikuma sõukruvi, oli aurik Archimedes.
1890. aastad tomblukk
Tõmbluku leiutas ameeriklane Whitcomb Judson. Kiil surub luku hambad lahku.
7
KANG Kang on lihtne masin, mis on mõeldud asjade liigutamiseks väiksema vaevaga. See on pikk latt, millel on toetuspunkt. Eseme või raskuse liigutamiseks vajalikku jõudu saab vähendada, kui suurendada jõu rakendaja ja toetuspunkti vahelist kaugust. Eri tüüpi kangidel on erinev raskuse, pingutuse ja toetuspunkti paigutus.
Siin on raskuseks poiss ning kuna ta on toetuspunktile lähemale liikunud, suudab tüdruk ta üles tõsta, kuigi laste kaal on sama.
Toetuspunkt
Kang
Toetuspunkt Võrdse kaaluga laste korral on raskused tasakaalus.
KIIK Vana tuttav kiik on kangi tüüp, mille puhul toetuspunkt paikneb pingutuse ja raskuse vahel. Võrdse kaaluga laste korral on pingutus ja raskus tasakaalus. Ent kui üks lastest toetuspunktile lähemale liigub, muutub raskuse tõstmiseks vajalik pingutus väiksemaks, mille tulemusena liigub üks kiige ots alla ja teine üles.
Kang
Tüdruk saab rakendada väiksemat pingutust, kuna poiss istub toetuspunktile lähemal.
Ajajoon
8
umbes 4000 eKr kaalud
Sellised kaalud võeti kasutusele Lähis-Idas Mesopotaamias. Nendega mõõdeti raskust kangi abil.
umbes 1500 eKr kaevukook
Vana-Egiptuse kaevukook on vahend, milles kasutatakse kangi vee tõstmiseks.
1100 pKr piiramiskatapult
See võimas katapult oli relv, milles kasutati kangi kivide heitmiseks linnusemüüride pihta.
KANGIDE TÖÖ
KÄRU
Käru on kangi tüüp, kus raskus paikneb toetuspunkti ja pingutuse vahel. Selline paigutus sobib hästi suurte raskuste tõstmiseks ja liigutamiseks. Kuna pingutus asub toetuspunktist kaugemal kui raskus, on raskuse tõstmiseks vajalik jõud väiksem. See kergendab tõstmist. Mida lähemal asub raskus toetuspunktile, seda kergem on tõsta.
Need mudelid näitavad, kuidas kangid töötavad. Proovi kiige toetuspunkti raskuse suunas liigutada. Vaata, mis juhtub, kui käru raskust pingutusele lähemale viia. Kui pingutus toetuspunktist kaugemale või raskus sellele lähemale viia, muutub raskuse tõstmiseks vajalik pingutus väiksemaks.
Kiik Pingutuse rakendamiseks vajuta kangi ots alla.
Kui tüdruk kangi üles tõstab, tõuseb ka raskus maast üles.
Ring ehk raskus kerkib üles.
Kang pöörab ümber toetuspunkti.
Käru Raskus kerkib üles. Pingutuse rakendamiseks tõsta kangi ots üles. Ratas toimib toetuspunktina.
Rattast käepidemeteni ulatuvad latid moodustavad kangi.
Tüdruk rakendab käepidemetest tõstes pingutust.
Kang pöörab ümber toetuspunkti. Hoia kindlasti plaati püstiasendis.
1855 konserviavaja
Inglise tööriistavalmistaja Robert Yeates leiutas konserviavaja, mis toimib kangina.
1894 pudeliavaja
Ameeriklane William Painter leiutas pudeliavaja, millega korke pudelitelt ära kangutatakse.
1928 tsitrusepress
Selle kangiga mahlapressi leiutas palestiinlane Isaac Zaksenberg.
9