قانون الروافع

اخترع الإنسان منذ القدم آلات بسيطة تستخدم لتسير حياته وكان من أول هذه الآلات ( الروافع )
الآلة هى : وسيلة يستخدمه الإنسان فى أداء الأعمال لتوفير الجهد والوقت

ما هي الرافعة

الرافعة هى : ساق متيمة تتحرك حول نقطة ثابتة تسمى نقطة الارتكاز كما تؤثر عليها قوة ومقاومة

فائدة الروافع :

تكبير القوة
تكبير المسافة
زيادة السرعة
نقل القوة من مكان إلى أخر
الدقة فى أمان العمل
تجنب المخاطر

الأساس العلمى الذى يحدد نوع الروافع : هى الوظائف التى يمكن ان تؤديها الرافعة وفقا لموضع القوة والمقاومة ونقطة الارتكاز بالنسبة لبعضهم البعض

تنقسم الروافع إلى ثلاث انواع وهما

1 – روافع النوع الأول
نقطة الارتكاز بين القوة والمقاومة

توفر الجهد أحياناً

المقص ـ العتلة ـ مجداف المركب ـ الكماشة ـ الشاكوش ـ مشبك الغسيل ـ البكرة الثابتة ـ ذراع اليد

2 – روافع النوع الثانى
المقاومة فى المنتصف

توفر الجهد دائماً

عربة الحديقة ـ كسارة البندق ـ فتاحة المياه الغازية

3 – روافع النواع الثالث
القوة فى المنتصف
لا توفر الجهد
الملقاط ـ ماسك الثلث ـ ماسك الفحم ـ صنارة السمك ـ دباسة الورق ـ المكنسة اليدوية

العزم = القوة × طول ذراعها = المقاومة × طول ذراعها

القوة × ذراعها = المقاومة × ذراعها

يطبق قانون الروافع فى حالة اتزان الرافعة فقط
تقدر الكتل بوحدة الكيلو جرام
فى الرافعة يقدر الوزن ( القوة أو المقاومة ) بوحدة الثقل جرام أو كيلو جرام أو نيوتن

حاصل ضرب القوة × ذراعها يسمى عزم القوة ويقدر بوحدة النيوتن . متر
حاصل ضرب المقاومة فى ذراعها يسمى عزم المقاومة ويقدر بوحدة نيوتن . متر

القوة المؤثرة × طول ذراع القوة = قوة المقاومة × طول ذراع المقاومة

يعني كلما استطال ذراع القوة بالنسبة لذراع المقاومة قلت القوة المؤثرة على الذراع وازدادت قوة المقاومة على الثقل

أمثلة محلولة على قانون الروافع

مثال -1

رافعة طولها 60 سم ونقطة ارتكازها فى المنتصف علق جسم يزن 45 ثقل جرام على بعد 10 سم من نهاية أحد طرفيها .فما وزن الجسم الذى يعلق فى الطرف الأخر
الحل
بما أن نقطة الارتكاز تقع فى المنتصف فإن ذراع القوة = 30 – 10 = 20 سم
بما أنا الجسم موضوع فى نهاية الطرف الأخر فإن ذراع المقاومة = 60 – 30 = 30 سم
بما أن القوة فى ذراعها = المقاومة فى ذراعها 45 × 20 = ؟ × 30
وزن الجسم المجهول ( المقاومة ) = 45 × 20 = 30 ثقل جرام

مثال – 2

فى أحد استنتاج قانون الروافع سجلت النتائج آلاتية
المقاومة = 100 ثقل جرام ، ذراع المقاومة 20سم ، القوة = 50 ثقل جرام
احسب من ذلك طول ذراع القوة الذى يجعل الرافعة متزنه
الحل
بما أن القوة × ذراعها = المقاومة × ذراعها 50× × ذراع القوة = 100 × 20
أى أن : ذراع القوة = 100 × 20 ÷ 50 = 40 سم

مثال – 3

رافعة القوة المؤثرة عليها 30 نيوتن فإذا علمت أن طول ذراعها 15سم تؤثر على مقاومة مقدارها 90 نيوتن فاحسب ذراع المقاومة
الحل
بما أن القوة × ذراعها = المقاومة × ذراعها 300× 15 = 90 × ذراع المقاومة
أى أن : ذراع المقاومة = 300 × 15 ÷ 90 = 50 سم

مثال – 4

قوة مقدارها 250 نيوتن تؤث على أحدى الروافع ، علما بأن طول ذراع القوة يساوى 10 متر ، هل تكون هذه الرافعة فى حالة اتزان إذا أثرت عليها مقاومة مقدارها 450 نيوتن وطول ذراعها 5 متر
الحل
القوة × ذراعها = المقاومة × ذراعها القوة × ذراعها = 250 × 10 = 2500 نيوتن . متر
المقاومة × ذراعها = 450 × 5 = 2250 نيوتن . متر
الرافعة غير متزنة لأن القوة × ذراعها لا تساوى المقاومة × ذراعها

تذكر أن الروافع التى يكون فيها ذراع القوة أطول من ذراع المقاومة توفر الجهد دائما

ملخص ما تم شرحة هو ان

روافع النوع الأول توفر الجهد عندما يكون ذراع القوة أكبر من ذراع المقاومة
روافع النوع الثانى توفر الجهد دائما لأن ذراع القوة أكبر من ذراع المقاومة وهنا تكون المقاومة أصغر من القوة
روافع النوع الثالث لا توفر الجهد لأن ذراع المقاومة أكبر من ذراع القوة وهنا تكون القوة أصغر من المقاومة
الروافع التى لا توفر الجهد لها استخدامات أخرى كثيرة مثل الحماية من الأخطار ، زيادة السرعة ، تكبير المسافة ، نقل القوة