En enkel maskin är inom fysik en inrättning som bara behöver en enkel kraft för att utföra mekaniskt arbete. Den enkla maskinen arbetar enligt principen, att vad som sparas i kraft förloras i väg.
Som enkla maskiner räknas vanligtvis fem anordningar:
För att till exempel driva ett föremål uppför ett lutande plan till en viss höjd krävs mindre kraft jämfört med att lyfta föremålet rakt upp till samma nivå. Dock måste föremålet flyttas en längre väg (mekanikens gyllene regel). Den förste att ingående studera de enkla maskinerna var Arkimedes. Antikens större byggnadsverk, till exempel Egyptens pyramider, uppfördes alla enbart med hjälp av enkla maskiner. Wikipedia skriver om Enkel maskin
Romersk såg. Den äldsta kända maskin som kombinerar en vevaxel med en vevstake. Läs om tidig användning av Wikipedia skriver om vevstakar.
Christopher Polhem levde och verkade år 1661- 1751. Hans betydelse för Sveriges industriella utveckling och ingenjörkonstens framväxt kan inte nog överskattas.
Mekanism, eller anordning är en sammansättning av stela kroppar - maskinelement - med förmågan att överföra kraft och rörelse enligt mekanikens lagar. Hjulet, hävstången, skruvar, kuggväxlar, kamrörelser och ledrörelser/länkmekanismer är alla exempel på mekanismer.
Under en stor del av industrialismens framväxt från 1700-talet till 1900-talet var länkmekanismer en högt ansedd konst med ett stort antal berömda, ofta patenterade rörelser som tillämpats för styrning av bland annat ångfördelningsorgan hos ångmaskiner, så kallad ventil- och slidrörelser och vid sidan av det den linjärstyrning - Wattmekanismen - som medgav att kolvstänger kunde kopplas till balansarmen på en ångmaskin på ett sådant sätt att ångmaskiner för första gången kunde göras dubbelverkande.
Mekanismer av liknande typer förekom ofta även inom verkstadsindustrin innan modern numerisk maskinstyrning blev allmän. Det mest kända exemplet är kanske pantografen med vilken en rörelse kan likformigt förstoras eller förminskas, exempelvis vid bokstavsgravyr.
En symaskin är från början- och än idag, full av länkmekanismer för nålstyrning och matning medan kamrörelser sedan mitten av 1900-talet - idag ofta ersatt av numerisk styrning - använts för nålens styrning i sidled vid mer invecklade typer av sömmar. Wikipedia skriver om Mekanism
Bra film: Mechanical principles part 01
Ett tekniskt system som banade väg för industrialiseringen är James Watts ångmaskin med Wattmekanismen - James Watts "parallellrörelse".
James Watt var den första att förse en ångmaskin med en linjärrörelse vilket medgav byggandet av dubbelverkande maskiner och var en förutsättning för "roterande" (vevrörelseförsedda) ångmaskiner där roterande rörelse kunde uttas. I och med denna åtgärd kunde industrialismen ta fart på allvar. Det är mot bakgrund av alla dessa förbättringar inte förvånande att James Watt tillskrivs äran av att ha uppfunnit den moderna ångmaskinen även om Newcomen, den som först byggde praktiskt fungerande kolvångmaskiner, är den egentliga uppfinnaren.
Läsmer på Wikipedia skriver om Ångmaskin
Många av äldre bilars mekaniska system är idag ersatta av elektriska och elektromekaniska system. Bilens kamaxel styrde förr ventilerna i motorn. Kopplingen till Polhems mekaniska alfabet är tydlig.
Överföringen av motorkraften till hjulen via en kardanknut bygger också på Polhems uppfinning.
Modell ur Christopher Polhems mekaniska alfabet.
Animerad styrning av två ventiler med överliggande direkttryckande kamaxel.
Animation av en kardanknut.
kardanknuten på en drivaxel.
I det mekaniska alfabetet ingår bland annat:
Wikipedia skriver om Polhems_mekaniska_alfabet
Vilka fler mekaniska modeller hör till Polhems mekaniska alfabet?
Hitta namn, beskriv funktionen och lägg in bilder.
Här laddar du ner en studentversion av Fusion 360.
Stånggången eller konstgången användes för att pumpa upp vatten ur gruvor mm.
Den här listan har hundratals mekaniska konstruktioner.
</p> <div style="clear:both;"></div> <h2><span id="Wintergatan_-_Marble_Machine_.28music_instrument_using_2000_marbles.29"></span><span class="mw-headline" id="Wintergatan_-_Marble_Machine_(music_instrument_using_2000_marbles)">Wintergatan - Marble Machine (music instrument using 2000 marbles)</span></h2> <p>Kan inte låta bli att lägga in denna maskin. </p><p> <iframe width="560" height="315" align="right" src="https://www.youtube.com/embed/IvUU8joBb1Q" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen>
Kan inte låta bli att lägga in denna maskin.
Det här är en del av en beskrivning av en mekanism som skulle kunna ge betyg A enligt följande kriterium:
Du CAD:ar en mekanisk konstruktion vilken kombinerar flera mekaniska principer för förändring av kraft eller rörelse. Du förklarar funktionen och reflekterar över ditt eget arbete. Du beskriver de mekaniska principerna och hur de samverkar i konstruktionen som helhet. Du anger vilka tillämpningar konstruktionen har.
Denna mekanism har en roterande axel (till vänster i bilden) med en arm. I armen är en stång fäst. Stången överför rörelsen till en kloss som glider på en yta.
I denna mekanism omvandlas en roterande rörelse till en linjär rörelsen. Den linjära rörelsen blir oscillerande likt en sinusfunktion.
Den glidande klossen rör sig mellan ändlägen som befinner sig på ett avstånd av 2 radier för den roterande armen.
Mekanismen finns med som en av de enklaste modellerna i Polhems mekaniska alfabet.
Omvandliingen av rotation till linjär rörelse på detta sätt liknar den konstruktion som finns i en klassisk bensinmotor med en roterande kamaxel vilken överför rörelsen till att lyfte ventiler för att släppa in bränslet i cylendern (eller släppa ut avgaserna).
Du finner även denna mekanism i en symaskin.
Algodoo har sin styrka i att det är lätt att skissa på mekaniska system. När det kommer till att realisera en konstruktion är ett CAD-progrsam som Fusion 360 naturligtvis överläägset.
Det här är den sista punkten i det centrala innehållet. Vi använder Algodoo till att göra en:
Option: Lämna in en film där du kommenterar i text eller tal hur du har visualiserat dina tekniska system. På Canvas använder du Arc för att det ska bli enkelt att bedöma.
Skapa en enkel mekanism som går att driva med ett servo. Det kan vara en överföring av kraft någon dm bort och omvanling av servots roterande rörelse till linjär rörelse.
Använd din fantasi till att skapa en lagom svår utmaning.
Gör denna laboration om eleverna inte gjort den i fysiken.
Krafter och friktion i Fysik 1
Laboration i friktion
Bestäm friktionskoefficienten för sådana material vi kan tänkas komma att använda i slutprojektet.
Bestäm friktionskoefficienten för olika former (exempelvis en bit rör liggande eller på högkant).