Jednoduché stroje

1. Jednoduché stroje Mezi jednoduché stroje patří pět strojů. Kladkostroj, Páka, Nakloněná rovina, Volná kladka a Pevná kladka.

2. Kladkostroj • Kladkostroj je jednoduchý stroj, který vznikne spojením pevné kladky a volné kladky, příp. více kladek. • Kladkostroj kombinuje výhody volné kladky - ušetření poloviny síly - a pevné kladky - změna směru síly. Např. těleso o tízeG lze zvednout kladkostrojem s 1 volnou a 1 pevnou kladkou silou asi G/2 směřující dolů. • Při použití více kladek se potřebná síla F vypočte: F = G / n , kde G je tíha břemene + volných kladek, n je počet provazů, na kterých volné kladky visí.

3. Páka • Páka je jednoduchý stroj, jehož 3 nejdůležitější části jsou osa otáčení, rameno břemene a rameno síly. Páka se otáčí kolem osy otáčení, rameno břemene působí na těleso (břemeno), na rameno síly působí člověk nebo stroj. • Páka se využívá nejčastěji pro zmenšenísíly, protože velikost síly závisí na délce ramene. Čím delší rameno, tím menší je působící síla. • V obecnějším případě může na páku působit více sil. • Páka může mít různé tvary - od rovné tyče podepřené v jednom místě (páčidlo), přes dvě páky spojené kloubem (kleště), přes zahnutý tvar (klika), k tvaru kola (volant). Páka je skrytá i v kladce a kole na hřídeli. • Podle umístění ramen páky vzhledem k ose otáčení lze páky rozdělit na: • dvojzvratné - ramena jsou na opačných stranách od osy otáčení, • jednozvratné - obě ramena jsou na stejné straně od osy otáčení. • Podle délky ramen se páky dělí na: • rovnoramenné - rameno síly je stejně dlouhé jako rameno břemene, • nerovnoramenné - délka ramena síly je různá od ramene břemena. • Podmínka rovnováhy na páce: • Páka je v rovnováze, jestliže výsledný moment sil působících na páku je nulový. • V případě, že na rameno a1 působí síla F1 a na rameno a2 působí síla F2, pak podmínku rovnováhy na páce vyjadřuje vzorec: • F1 . a1 = F2 . a2

4. Nakloněná rovina • Nakloněná rovina je jednoduchý stroj, jehož jedinou částí je rovina nakloněná vzhledem k vodorovnému směru, po níž se zvedá těleso směrem vzhůru. • Nakloněná rovina ušetřísílu potřebnou ke zvednutí tělesa (břemene). Velikost potřebné síly závisí na úhlu naklonění roviny, neboli na délce a výšce nakloněné roviny. • Rovnováha na nakloněné rovině nastane, jestliže na těleso působí síla F o velikosti • F = G.sinα • kde G je tíha tělesa, α je úhel, který svírá nakloněná rovina s vodorovným směrem, • nebo též • kde G je tíha tělesa, h je výška nakloněné roviny, l je délka nakloněné roviny Nakloněnou rovinu lze najít také u šroubu.

5. Volná kladka • Volná kladka je druh kladky, kdy je upevněný jeden konec provazu, na provaze se pohybuje kolečko, na jehož ose je zavěšeno těleso (břemeno), na druhý konec provazu působí síla člověka nebo stroje. • Volná kladka ušetří asi polovinu síly. Aby byla volná kladka při zvedání břemene v rovnováze, musí na provaz působit síla o poloviční velikosti, než je tíha břemene a kladky. Nevýhodou volné kladky při zvedání je, že je nutné zvedat samotnou kladku a působit směrem vzhůru stejně jako bez kladky. Toto lze odstranit spojením volné a pevné kladky do kladkostroje.

6. Pevná kladka • Pevná kladka je druh kladky, kdy je upevněné kolečko, a to v ose, kolem které se otáčí, a provaz je provlečený přes kladku, na jednom jeho konci je zavěšeno těleso (břemeno), na druhý konec působí síla člověka nebo stroje. • Pevná kladka neušetří sílu, na rozdíl od volné kladky. Aby byla pevná kladka v rovnováze, musí na oba konce provazu působit stejně velkásíla. Výhodou je změna směru síly, např. zvedání břemene se děje táhaním provazu směrem dolů, nikoliv nahoru.