ما هي حاسبة الرافعة؟
تعتمد هذه الحاسبة على القانون العام للرافعة (مبدأ العزوم): عندما تكون الرافعة متزنة، يتساوى مفعول دوران القوة المؤثرة مع مفعول دوران الحمل. وهي تصلح لأي نوع من أنواع الرافعات ولأي مجموعة متناسقة من الوحدات. أدخل أي ثلاث قيم من القيم الأربع — القوة المؤثرة، وقوة الحمل، وذراع القوة، وذراع الحمل — واترك القوة المجهولة فارغة، لتقوم الأداة بحسابها لك.
المعادلة
المعادلة الأساسية هي القوة × ذراع القوة = الحمل × ذراع الحمل.
$$\text{القوة} \times \text{ذراع القوة} = \text{الحمل} \times \text{ذراع الحمل}$$وبإعادة ترتيبها، تُحسب القوة المجهولة بقسمة العزم المعلوم على ذراعه. أما الفائدة الميكانيكية (MA) للرافعة فهي نسبة ذراع القوة إلى ذراع الحمل: الفائدة الميكانيكية = ذراع القوة ÷ ذراع الحمل.
$$\text{الفائدة الميكانيكية} = \frac{\text{ذراع القوة}}{\text{ذراع الحمل}}$$وعندما تكون قيمة الفائدة الميكانيكية أكبر من 1 فهذا يعني أن الرافعة تضاعف القوة المبذولة.
طريقة الاستخدام
1. أدخل طولَي الذراعين معاً (إلزامي). 2. أدخل قيمة قوة معلومة واحدة. 3. اترك القوة التي تريد إيجادها فارغة. تعرض لوحة النتائج القوة المحسوبة، وكلا العزمين (اللذين يجب أن يتطابقا عند الاتزان)، والفائدة الميكانيكية.
مثال محلول
لنفترض أن قوة حمل مقدارها 100 نيوتن تؤثر على ذراع حمل طوله 0.5 متر، وأن القوة تؤثر على ذراع طوله 2 متر. لإيجاد القوة اللازمة لتحقيق الاتزان:
$$\text{القوة} = \frac{100 \times 0.5}{2} = 25 \text{ نيوتن}$$وبالعكس، إذا كانت القوة 25 نيوتن على ذراع طوله 2 متر في مقابل ذراع حمل طوله 0.5 متر، فإن:
$$\text{الحمل} = \frac{25 \times 2}{0.5} = 100 \text{ نيوتن}$$أما الفائدة الميكانيكية فهي \( \frac{2}{0.5} = 4 \).
الأسئلة الشائعة
ما الوحدات التي ينبغي استخدامها؟ أي وحدات متناسقة. فالقوة بالنيوتن والذراع بالمتر يعطيان العزم بوحدة النيوتن·متر، لكن الباوند والبوصة يصلحان أيضاً.
ما المقصود بالفائدة الميكانيكية؟ هي عدد المرات التي تضاعف بها الرافعة القوة المدخلة. الفائدة الميكانيكية = ذراع القوة ÷ ذراع الحمل.
لماذا يجب أن يتساوى العزمان؟ تكون الرافعة في حالة اتزان دوراني عندما يتوازن العزم في اتجاه عقارب الساعة مع العزم في الاتجاه المعاكس — وهذا هو جوهر مبدأ العزوم.
