الألة البسيطة هي التي تتطلب حركة واحدة فقط صح أم خطأ

الألة البسيطة هي التي تتطلب حركة واحدة فقط أم أكثر هو أحد أهم الأسئلة التي يتم طرحها بشكل متكرر في مادة العلوم خامس ابتدائي في المناهج السعودية، وذلك للخلط بينها وبين الألة المركبة، فمن خلال موقع أنوثتك سوف نشير إلى الإجابة النموذجية عن هذا السؤال، كما سنوضح أبرز المعلومات عن الألة البسيطة بصفة عامة.

الألة البسيطة هي التي تتطلب حركة واحدة فقط

تعد عبارة الآلة البسيطة هي التي تتطلب حركة واحدة فقط بمثابة عبارة صحيحة، إذ يعزى السبب وراء ذلك إلى أنه الألة البسيطة تعتبر بمثابة جهاز أولي حيث إنه له حركة محددة، ومن الممكن دمجه مع الأجهزة الأخرى حتى يتم تكوين آلة أكثر تعقيدًا، أي أن هذه الألة ما هي إلا وحدات البناء الأساسية التي تعتمد عليها الآلات المعقدة.

ما هي الآلات البسيطة

إن الآلات البسيطة هي عبارة عن أدوات بدائية، حيث إنه يتم استخدامها بهدف تسهيل القيام ببعض الأعمال في مختلف المجالات الحياتية، وعادةً ما تتكون هذه الآلات من قطعة واحدة، فمن أشهر الأمثلة عليها البكرة، والعجلة، والوتد، والمسمار، والرافعة، والمستوى المائل، ومن الجدير بالذكر أن هذه الآلات تم تصنيفها كجهاز ميكانيكي يغير من مقدار أو اتجاه القوة، فهي توفر فائدة ميكانيكية هائلة.

كيف تعمل الألة البسيطة

تكمن الفكرة الأساسية في عمل الآلة البسيطة في تطبيق القوة في نقطة ما ومن ثم انتقالها إلى نقطة أخرى، إذ إن القوة المطبقة تمثل قوة الإدخال التي تتجلى بوضوح في الإخراج لتصبح فيما بعد قوة إخراج، وههذه القوة يُمكن أن تُنجز واحدة أو أكثر من الوظائف الأخرى:

• تغيير اتجاه القوة المؤثرة.
• زيادة مقدار القوة إلى الضعف.
• نقل القوة من نقطة إلى أخرى.
• زيادة المسافة أو سرعة القوة التي يُمكن من خلالها التأثير على جسم ما.

الجدير بالذكر أن عزم الدوران يمثل عاملًا أساسيًا بالنسبة للآلة البسيطة لتتمكن من العمل متى كانت هناك حركة دورانية، حيث إنه هو ناتج القوة والمسافة التي يتم حولهما الدوران.

الميزة الميكانيكية للآلات البسيطة

تعمل الآلات البسيطة عادةً من خلال الرافعة والتي يُطلق عليها اسم الميزة الميكانيكية، حيث إنها تساهم في مضاعفة قوة الإدخال بهدف تسهيل استخدامها، ومن الجدير بالذكر أن الميزة الميكانيكية المثالية (IMA) بالنسبة للآلة البسيطة يتم التعبير عنها رياضيًا بقوة الإخراج والإدخال كالآتي:

• الميزة الميكانيكية المثالية = قوة الإخراج / قوة الإدخال.
• يتبين من هذه المعادلة أنه كلما زادت الميزة الميكانيكية لأصبحت قوة الإدخال قليلة نظرًا لوجود علاقة عكسية بينهما.
• كما أن الآلات البسيطة لا يُمكنها أن تكون مثالية، إذ إنها تفقد بعض الطاقة بسبب الاحتكاك.
• لذا ومن هذا المنطلق فإن الميزة الميكانيكية النهائية التي يُمكن الحصول عليها من الآلات البسيطة يُطلق عليها اسم الميزة الميكانيكية الفعلية (AMA).
• ومن الجدير بالذكر أن الميزة الميكانيكية الفعلية يتم منج نسبتها إلى المثالية كفاءة الماكينة وفقًا للمعادلة والتي تشير إلى أنه لا يُمكن لأي آلة على الإطلاق أن تكون فعّالة بنسبة 100% وهذه المعادلة هي الكفاءة = AMA / IMA × 100٪.

أمثلة على الآلات البسيطة

قام البشر بتطوير العديد من الآلات البسيطة بهدف تسهيل العمل، ففي السطور التالية سوف نشير إلى أبرز أنواع هذه الآلات:

البرغي

• إن البرغي في الغالب يكون عبارة عن جسم أسطواني دائري يتصل به ضلع حلزوني.
• حيث إنه يُستخدم كمثبّت أو في بعض الأحيان كمعدل للحركة والقوة.
• وهو يفيد في الحفاظ على الأشياء معًا أو رفع أي شيئ.
• ومن الجدير بالذكر أن أشهر الأمثلة على البرغي هو أغطية الجرار، مقتبس السيارة، السلالم الحلزونية، المقاعد الدوارة.

الإسفين

• الإسفين هو عبارة عن أداة صلبة يوجد في نهايتها حافة رفيعة، وعادةً ما تكون هذه الأداة مصنوعة من الخشب أو المعدن.
• وهي تستخدم بشكل شائع لرفع الأشياء أو شدها أو تقسيمها.
• فمن أبرز الأمثلة على استخدامها هو تثبيت رأس المطرقة على مقبضها.
• ويُجدر بالإشارة إلى أن الإسفين تم استخدامه على مر العصور كلها تحديدًا منذ ما قبل التاريخ وهذا بهدف تقسم الصخور وجذوع الأشجار، وما زال يُستخدم حتى وقتنا الحالي.

البكرة

• تعتبر البكرة بمثابة عجلة يتم تثبيتها على سلك أو حبل مرن أو حزام حيث يلتف على حفتها.
• وهي من الأدوات التي يُمكن أن تُستخدم بشكل منفرد أو تكون مجتمعة وذلك بهدف توزيع الطاقة والحركة.
• وعادةً ما يتم استخدام البكرات في الآلات الأكثر تعقيدًا والتي من أبرزها الطابعة.
• فالطابعة تستخدم نظامًا من البكرات والأسلاك التي يتم التحكم فيها بفاعلية عبر جهاز الحاسوب.

الرافعة

• تتشكل الرافعة من داعمة طويلة إلى جانب نقطة ارتكاز أو محور.
• إذ إن الميزة الميكانيكية بالنسبة لها تعتمد على نسبة طول الرافعة على جانبي نقطة الارتكاز.
• ولقد تم استخدام هذه الآلة بشكلها البدائي من أجل تحريك الأحجار الثقيلة، وقيل إنها اُستخدمت كعصى حفر لزراعة الأرض.

المستوى المائل أو السطح المنحدر

• يعد المستوى المائل أو السطح المنحدر بمثابة سطحًا مستويًا ولكن يرتفع بزاوية معينة عن الأرض ليتخذ شكل المنحدر.
• حيث إنه يمثل وسيلة لرفع الأشياء التي تتسم بكونها ثقيل للغاية إذ لا يُمكن رفعها مطلقًا بشكل مستقيم كما أنها تتطلب الجهد الكبير.
• ومن أبرز مميزاته أنه يقلل من الجهد اللازم لحمل الأشياء، كما أن شدة انحدار السطح المائل أو زاوية ميلانه تحدد مقدار الجهد المطلوب لرفع الوزن.
• إذ إنه كلما كان السطح أقل انحدارًا لتطلب الأمر بذل جهدًا أقل.
• ومن الجدير بالذكر أن مبدأ عمل السطح المائل يرتبط بميزة ميكانيكية وهذا لتصبح القوة المطلوبة من أجل تحريك جسم ما إلى أعلى هذا السطح أقل من وزن الشيء المرفوع مما يضمن جعل عملية رفعه سهلة.
• فلقد تم استخدام مبدأ المستوى المائل بفاعلية وعلى نطاق واسع لا سيما في المنحدرات والطرق المتعرجة.

ملفاف بدولاب وجزع (المحور والعجلة)

• من أهم الاختراعات في تاريخ العالم هو الملفاف بدولاب وجزع.
• حيث إن العجلة فيه تعمل بفاعلية على تقليل الاحتكاك الذي ينتج بالتزامن عند تحريك جسم فوق سطح ما.
• فلقد تم تطوير هذه العجلة من خلال ربطها على محور مدعوم بواسطة محمّل، وهذا لكي يتم تصنيعها لتدور بكل حرية وسلاسة حول المحور، وهو ما ساهم في تطوير العربات.
• ومن الجدير بالذكر أن العجلة والمحور يتكونان من إطار دائري يشير إلى العجلة، ومن عمود أو قضيب يشير إلى المحور.
• فهذه الآلة كانت تُستخدم في صورتها الأولية قديمًا في رفع الأثقال فضلًا عن إحضار المياه من الآبار.
• ولقد ساهمت أيضًا العربات المزودة بالعجلات في تسهيل الزراعة والتجارة عبر نقل البضائع من وإلى الأسواق.
• فضلًا عن ذلك فهي ساعدت على تخفيف الأعباء على الأشخاص الذين يفضلون السفر إلى مسافات طويلة.

فوائد الآلات البسيطة

تلعب الآلة البسيطة دورًا كبيرًا في إنجاز المهمة بسرعة ونجاح، وذلك بسبب امتلاكها للعديد من المميزات كالآتي:

• المساهمة في توفير الوقت مما يسمح بالحصول على وقت فراغ مناسب لتعلم الأشياء الجديدة والمختلفة.
• المساعدة على التفكير بشكل أكثر إبداعًا وبالتالي تبني الابتكارات الأخرى وهذا عبر مراقبة وفهم مبدأ الآلات البسيطة.
• سهولة البناء والتركيب وبأقل التكاليف فهي ليست باهظة الثمن مطلقًا.