Az emelők

Egyszerű gépek

Emelők

Fogalmak:
Erőkar: Az erő hatásvonalának a forgástengelytől mért távolsága.

Forgatónyomaték: Erő és erőkar szorzata.

Emelő: Tengely körül elforgatható merev rúd.

Egykarú emelő: Az alátámasztás a rúd végén található, a forgáspont ugyanazon oldalán található a teher súlya és az emelő erő.

Kétkarú emelő: Ha a rúd úgy van alátámasztva, hogy a teher súlya és az emelő erő a forgástengely két különböző oldalán található.

Egykarú emelők:

Az egyoldalú emelőknél az a lényeg, hogy a két ellentétes irányú erő különböző távolságra van a forgásponttól, de a forgatónyomatékuk (erőkar és súly szorzata) megegyezik. Tehát, ha az egy kilogrammos terhet egy pontszerű testnek vesszük, és 10 cm-re található a forgásponttól, akkor egy egyméteres (100 cm) emelőkarra kifejtett erő pont a tizede az eredeti test tömegének. Tehát ahhoz, hogy megmozdíthassuk, az emelő nélkül 10 N erő befektetésére lenne szükség, de az emelőnek köszönhetően így elegendő 1 N erő befektetése.

Kétkarú emelő:

A kétkarú emelő működési elve megegyezik az egykarúéval, csak abban különbözik, hogy a forgáspont nem a rúd végén található, illetve nem a két erő ellentétes irányú, hanem az emelőkarok azok.

Hengerkerék:
A hengerkerék hasonló elven működik mint az emelők, de nem sorolható be igazán egyikbe se.

A hengerkeréknek is két fajtája van.

Egyszerű hengerkerék:

Két része van a hengerkeréknek, van egy a kötéldob, és van egy kör alakú fogantyú azonos középponttal, de különböző sugárral.

Ha a kötéldob átmérője a tizede a fogantyú kerekének átmérőjének, akkor a 20 kg tömegű testet tizedannyi erő befektetésével emelhetünk meg. A henger sugara az egyik kar az emelőben, a fogantyú sugara a másik, és az elv megegyezik a kétkarú emelőtől, bár itt nem egy merev rúd, hanem megtört, szöget bezáró sugarak alkotják a karokat. Fontos, hogy a két test középpontjuk egy helyre essenek, és jól legyenek rögzítve.

Differenciál hengerkerék:

A differenciál hengerkerék kötéldobja két, egymástól különböző sugarú részből tevődik össze. Az r sugarú félhez rögzítik a kötél egyik végét, az r' sugarú félhez a másik végét. A kötélet úgy csévélik fel a két dob-félre, hogy középső része egy laza hurkot képezzen, melyen egy R sugarú mozgó csiga közvetítésével függ a Q teher. A hengerkereket kezelője a ρ hosszúságú kar végére szerelt fogantyúval forgatja P erővel. Ha a kart jobbra (az óramutató járásával egy irányba) forgatják, az ábra szerinti elrendezésnél a kisebb hengerről le-, a nagyobbra feltekeredik a kötél. Mivel a két dob sugara különböző, a nagy dobra több kötél csévélődik fel, mint amennyi a kicsiről lecsévélődik, a különbség felével megemelkedik a csiga és rajta a teher.

A súrlódástól való eltekintés esetén a csiga két kötélágában azonos nagyságú S és S' erő van:

ezek M nyomatéka tart egyensúlyt e kezelő által kifejtett nyomatékkal, és innen a teher emeléséhez szükséges emberi erő és az áttétel.

Írta: Mézes Tamás