Все виды автоматов: Топ 10 Лучших автоматов в мире

Топ 10 Лучших автоматов в мире

Несмотря на то, что за последнюю сотню лет тактика боя серьезно изменилась, автоматы по прежнему являются основой любой армии. В этой статье мы рассматриваем различные виды автоматического оружия, многие из которых по сей день используются в вооруженных силах многих стран мира.

1 M4A1 (США)


Калибр 5.56х45 мм, емкость 30 патронов, масса 3,4 кг
Автомат, созданный в США на основе М16А2 изначально для вооружения экипажей боевых машин и расчетов вооружения и военной техники. Несмотря на это, Командование специальных операций США приняло этот автомат в качестве единого для всех американских сил специальных операций. В настоящее время на него переходит и вся Армия США.

2 АК74 (СССР)


Калибр 5.45х39 мм, емкость 30 патронов, масса 3,6 кг
Автомат Калашникова калибра 5,45 мм, разработанный в 1970 году конструктором М. Т. Калашниковым и принятый на вооружение вооруженных сил СССР в 1974 году. Является дальнейшим развитием АКМ.
Автомат отличается высокой надежностью, дешевизной и простотой конструкции.

3 Heckler & Koch G36 (Германия)


Калибр 5.56х45 мм, емкость 30 патронов, масса 3,63 кг
Оружие разработанное в начале 1990-х немецкой компанией Heckler & Koch для замены хорошо известной автоматической винтовки HK G3. С конструктивной точки зрения механика оружия представляет собой вариант винтовки AR-18.

4 FN SCAR (Бельгия)


Калибр 5.56х45 мм, емкость 20, 30 патронов, масса 3,19 кг
Боевая штурмовая винтовка для сил специальных операций — оружейная система, разработанная американским подразделением бельгийской компании FN Herstal. К достоинствам оружия можно отнести высокую модульность и универсальность, высокую точность и кучность стрельбы как одиночными выстрелами, так и в автоматическом режиме, слабая отдача, надежность и неприхотливость в сложных условиях эксплуатации

5 Steyr AUG (Австрия)


Калибр 5. 56х45 мм, емкость 9, 25, 30, 42 патронов, масса 3,6 кг
Армейская универсальная винтовка — комплекс стрелкового оружия, выпущенный в 1977 году австрийской компанией Steyr-Daimler-Puch. В данной винтовке применена схема компоновки булл-пап, при которой магазин и затворный узел расположены позади рукоятки управления огнем и спускового крючка. К достоинствам можно отнести высокую надежность, смещенный к прикладу центр тяжести, что позволяет бойцу быстро переносить огонь, хорошая кучность.

6 Tavor TAR-21 (Израиль)


Калибр 5.56х45 мм, емкость 20, 30, 60, 100 патронов, масса 3,27 кг
Штурмовая винтовка модель современного израильского автомата калибра 5,56?45 мм, выпускаемого концерном Israel Weapon Industries. Название автомата происходит от горы Тавор («Фавор» в русской транскрипции), на севере Израиля. Винтовка обладает такими преимуществами: повышенная ударопрочность, точная, компактная, и сравнительно короткая штурмовая винтовка с длинным стволом,  надежное удержание и прицеливание по фронту.

7 Heckler & Koch HK416 (Германия)


Калибр 5.56х45 мм, емкость 20, 30, 60, 100 патронов, масса 3,02 кг
Немецкая винтовка, созданная фирмой Heckler & Koch на основе карабина М4. Первоначально новое оружие должно было стать сменным модулем для установки на любую нижнюю часть ствольной коробки от винтовок M4 или M16, однако позже появились и полнокомплектные автоматы. Название HK416 символизирует преемственность от M4 и M16.

8 Bushmaster ACR (США)


Калибр 5.56х45 мм, емкость 30 патронов, масса 3,18 кг
Комплекс стрелкового оружия разработки американской компании. Подобно бельгийской системе FN SCAR комплекс Magpul Masada обладает модульностью: путем быстрой замены некоторых компонентов можно изменить класс оружия, то есть используемый патрон и длину ствола.
Материал ACR — это полиамидные волокна, из которых корпус сплетен и после покрыт сверху влагозащитным слоем из эластичного пластика, сам корпус рифленый, что не дает ему скользить в руках стрелка. Стволы в Bushmaster ACR быстросменные и толстостенные как в снайперских вариантах.

9 SIG SG 550 (Швейцария)


Калибр 5.56х45 мм, емкость 5, 10, 20, 30 патронов, масса 4,1 кг
Швейцарский автомат, разработанный в 1979-1980 годах на основе SIG SG 540 для замены устаревшей автоматической винтовки SIG SG 510.
Срединное отклонение при стрельбе из SIG SG 550 на дальность 300 м составляет 60-70 мм. Семейство SG 550 зарекомендовало себя как надежное и удобное оружие с высокими боевыми качествами.

10 FAMAS (Франция)


Калибр 5.56х45 мм, емкость 25, 30 патронов, масса 3,61 кг
Штурмовая винтовка разработки оружейного предприятия MAS в Сент-Этьене) — французский автомат калибра 5,56 мм, имеющий компоновку «булл-пап». Неофициальное название — «клерон» (фр. «горн»).
Компактность, высокая кучность боя, очень надежная конструкция.

Топ самых популярных в мире автоматов

С момента изобретения пороха и появления первых кулеврин и пищалей, огнестрельное оружие играло все большую и большую роль в вооружении армий мира. Оно прошло долгий путь эволюции от совершенно примитивных приспособлений, представляющих собой кусок железной или медной трубы, прикрученной к палке, до самых современных штурмовых винтовок, оснащенных лазерными, коллиматорными и ночными прицелами и способных поразить противника на расстоянии сотен метров в любое время суток.

Огнестрельное оружие постепенно вытеснило холодное, и сейчас, несмотря на наличие артиллерии, авиации и даже подводных лодок с ядерными баллистическими ракетами, значительная доля потерь противника приходится именно на стрелковое оружие, в том числе автоматическое. Какие же автоматы и штурмовые/автоматические винтовки стали самыми массовыми и распространенными?

HK G3 (автоматическая винтовка фирмы «Хеклер и Кох»)

Винтовка была создана немецкими оружейниками и принята на вооружение Бундесвера в 1959 году. Она позволяла вести как одиночный, так и автоматический огонь. Вместе с тем мощный винтовочный патрон делал невозможной прицельную стрельбу очередями на значительные расстояния. Винтовка G3, как ни странно, не обладает особой медийностью и широко у нас (как, например, М16) не известна. Она отличается относительной простотой, надежностью, а главное, низкой ценой. По этим причинам G3 получила широкое распространение в разных уголках мира. Эта винтовка состояла или состоит на вооружении более 70 различных стран, также она выпускалась по лицензии за пределами Германии.

Характеристики:

  • масса — от 4,4 до 4,7 кг в зависимости от модели;
  • калибр — 7,62;
  • начальная скорость пули — 850 м/с;
  • скорострельность — 500—600 в/м.

В данный момент в Бундесвере на смену G3 пришла новая автоматическая винтовка (вернее, целый стрелковый комплекс) G36. Специалисты называют ее одной из лучших в мире.

FN FAL (бельгийская автоматическая винтовка корпорации FN)

Первоначально бельгийцы разрабатывали свою винтовку под промежуточный патрон, стараясь облегчить конструкцию. Однако в итоге FN FAL получила основной патрон НАТО того времени (7,62×51) и планировалась как основное пехотное оружие всех стран Североатлантического блока. И хотя США отказались от этой винтовки, по политическим причинам предпочтя уступающую ей М14, бельгийская разработка стала поступать на вооружение большинства стран альянса и их союзников.

Винтовка производилась не только в Бельгии, но и по лицензии — в Австрии, Великобритании и Бразилии. Она распространилась по всему земному шару и стала, наряду с автоматом Калашникова, самым популярным и многочисленным стрелковым оружием. Если АК был на вооружении в СССР и странах, выбравших коммунистический путь развития, то FN FAL чаще всего выступала его противником и даже получила прозвище «правая рука свободного мира», поучаствовав в большинстве послевоенных конфликтов.

Оружие оказалось надежным и неприхотливым. Оно позволяло вести эффективный огонь одиночными выстрелами на значительные расстояния. Стрельба же очередями, как и у немецкой G3, была крайне затруднительной из-за слишком мощного винтовочного патрона. Наряду с основным вариантом винтовки существовал и ряд разновидностей, часть из которых выпускается вплоть до настоящего времени.

Характеристики:

  • масса — от 3,9 до 6 кг в зависимости от модели;
  • калибр — 7,62;
  • начальная скорость пули — 825 м/с;
  • скорострельность — 650—700 в/м.

Вместе с неоспоримыми достоинствами FN FAL были у нее и недостатки. В первую очередь это большая масса самой системы и боекомплекта, во вторую — избыточность винтовочного патрона в большинстве огневых ситуаций. Обе проблемы инженеры постарались устранить в следующем образце.

М16 (американская штурмовая винтовка компании «Кольт»)

Один из самых узнаваемых образцов современного стрелкового оружия. Наряду с АК и FN FAL это наиболее массовая и распространенная винтовка в мире. Используется во всех странах мира и выпущена в различных вариантах партией почти в 9 млн штук. Основной конкурент автомата Калашникова.

После Второй мировой войны американцы позже других государств перешли на так называемые штурмовые винтовки. Когда в других странах НАТО вооружались FN FAL, а СССР и его союзники вовсю использовали АК, в США продолжали эксплуатировать М14, винтовку прошлого поколения.

Вместе с тем более поздний переход на новый автомат позволил существенно улучшить предыдущие образцы. Проведя основательные исследования, американские военные пришли к выводу, что в нынешних конфликтах большую роль играет не столько точность каждого выстрела, сколько плотность огня. Так как существующие образцы под винтовочный патрон позволяли стрелять очередями лишь ограниченно, инженеры разработали патрон 5,56×45, ставший через некоторое время основным в НАТО. Менее мощный патрон с легкой пулей позволял увеличить начальную скорость, снизить отдачу и уменьшить общий вес как самого оружия, так и носимого боекомплекта.

Винтовка была разработана Юджином Стоунером и первоначально называлась АR-15. Она выпускалась ограниченными партиями компанией «Армалайт».

Впоследствии автомат очень приглянулся военным и стал массово производиться корпорацией «Кольт» под названием М16.

Боевое крещение винтовка получила в тяжелых условиях Южной Азии. По сравнению с предыдущими образцами стрелкового оружия, М16 производила впечатление чего-то инопланетного. Она обладала малым весом, была очень удобной и эргономичной. Стрельба как одиночными выстрелами, так и очередями была легкой и давала впечатляющие результаты.

Тем не менее предполагаемый триумф М16 во Вьетнаме обернулся полным провалом. С целью максимально облегчить и сбалансировать оружие широко применялись алюминиевые сплавы. Детали винтовки были сложной формы, многочисленны и хорошо подогнаны друг к другу. Малейшее попадание грязи приводило к задержкам, чистка была сложным процессом, требовавшим стерильных условий. Как итог — многим американским солдатам М16 стоила жизни, поэтому бойцы часто предпочитали своей чудо-винтовке безотказный АК. Именно тогда стал укореняться миф о том, что «черная винтовка» — оружие мирного времени.

Несмотря на крайне низкую надежность, автомат продолжали совершенствовать. На смену базовой модели М16 пришла М16А1, за которой последовал улучшенный вариант М16А2.

Характеристики:

  • масса — от 2,4 до 4 кг в зависимости от модели;
  • калибр — 5,56;
  • начальная скорость пули — 900—990 м/с;
  • скорострельность — 750—950 в/м.

В настоящий момент выпускается версия М16А4, но наибольшую популярность приобрел карабин М4. По сути, он является укороченной версией М16 с телескопическим прикладом. Есть и другие отличия.

Предназначенный для экипажей бронетехники и спецподразделений, карабин со временем стал популярным и у пехоты. Сейчас большинство солдат армии США перевооружаются на М4. А многие подразделения — на совершенно новые образцы типа FN SCAR или HK-416.

Хоть в данный момент и считается, что недостатки М16/М4 практически устранены, тем не менее образцом простоты и надежности винтовка не является до сих пор. Несмотря на многие свои достоинства, такой же популярности, как у автомата Калашникова, она так и не получила.

АК (автомат Калашникова) и его модификации

Автомат Калашникова уже на протяжении полувека остается самым распространенным и многочисленным стрелковым оружием в мире. Чтобы представить популярность этого гениального автомата, отметим, что общее количество произведенных АК всех модификаций в СССР, России и по лицензии по всему миру составило около 80 млн экземпляров. Это почти в 10 раз больше, чем в случае с М16, и больше, чем произведено всех остальных автоматов и штурмовых винтовок вместе взятых!

Многие считают, что Михаил Калашников либо просто скопировал образец Хуго Шмайсера, либо целиком присвоил себе его автомат. Тем не менее думающие так заблуждаются. Как бы это фантастично ни звучало, но Михаил Тимофеевич без специального образования смог создать универсальное оружие, ставшее основной стрелковой единицей в Советской армии. Конструктор сам был военным и знал, какой автомат нужен солдату.

За основу действительно были взяты StG-44 и идея оружия под промежуточный патрон. В итоге автомат калибра 7,62 получился достаточно мощным, но при этом относительно небольшим, легким и, главное, простым и дешевым. Массовый выпуск оружия начался в 1949 году. Его производство могло быть налажено на практически любом заводе, а научиться обращаться с АК мог каждый призывник.

Но лучшим качеством автомата, во многом даже неожиданно для его создателей, стала непревзойденная для автоматического оружия надежность. Если американская винтовка М16 во Вьетнаме заедала от попадания малейшей пыли или воды, то АК-47 стрелял практически в любых условиях. В интернете полно роликов, когда в ствольную коробку автомата Калашникова засыпают песок и оружие продолжает вести огонь без задержек и осечек.

На смену АК пришел АКМ, улучшенная модель автомата.

Характеристики АК-47:

  • масса — от 3,8 до 4,8 кг в зависимости от модели;
  • калибр — 7,62;
  • начальная скорость пули — 715 м/с;
  • скорострельность — 600 в/м.

Вместе с тем стоит признать, что по стрелковым характеристикам винтовка М16, появившаяся на 15 лет позже и использовавшая малокалиберный патрон, превосходила АК. Она была точнее и по одиночному, и особенно по огню очередями. В 1974 году появляется совершенно новая модель автомата Калашникова — под патрон калибра 5,45×39 (аналогичный американскому 5,56×45). Оружие получило обозначение АК-74. Начальная скорость пули возросла с 715 до 900 м/с, снизилась отдача и, соответственно, повысилась точность.

На этом эволюция автомата не закончилась. В настоящее время разработаны многочисленные модификации АК под различные калибры, в том числе и под натовский 5,56. Есть укороченные варианты и варианты со складным прикладом. Деревянные цевье и приклад заменены пластиковыми повышенной прочности.

В 80-х годах проводился конкурс на новый автомат для российской армии. Главными претендентами наряду с новым АК были автомат Никонова АН-94 и автомат АЕК-971.

Победу одержал АН-94, показавший лучшую кучность стрельбы. Вместе с тем надежность нового оружия оказалась ниже, чем у АК, поэтому автомат поступил на вооружение ограниченными партиями для спецподразделений.

В 21-й век вступает новейший образец автомата Калашникова — АК-12, отвечающий современным требованиям.

Различные модификации автомата Калашникова принимали участие во всех конфликтах и активно используются в настоящее время. Многие эксперты признают, что АК — самое удачное стрелковое оружие, когда-либо созданное человеком. Оно же является и самым смертоносным. Автомат Калашникова унес жизней больше, чем мины, авиация или артиллерия.

Читайте также:

  • «Кузькина мать» СССР: история создания самой мощной «царь-бомбы» в мире
  • Плазмоган и умные пули: топ существующего высокотехнологичного оружия
  • «Великолепная шестерка». Топ-6 боевых ударных вертолетов мира

Перепечатка текста и фотографий Onliner.by запрещена без разрешения редакции. [email protected]

6 Simple Machines: Облегчение работы

Когда вы совершаете покупку по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот как это работает.

Прикрепление колеса к оси сделало возможным создание тележек и считается одним из самых значительных изобретений в мировой истории. (Изображение предоставлено: Сурасак Саенджай | Shutterstock)

На протяжении всей истории люди разработали несколько простых машин, облегчающих работу. Наиболее заметные из них известны как «шесть простых механизмов»: колесо и ось, рычаг, наклонная плоскость, шкив, винт и клин, хотя последние три на самом деле являются просто расширениями или комбинациями первых. три, согласно Британской энциклопедии (открывается в новой вкладке).

Поскольку работа определяется как сила, действующая на объект в направлении движения, машина облегчает выполнение работы, выполняя одну или несколько из следующих функций, согласно Бостонского университета (открывается в новой вкладке):

  • перенос силы из одного места в другое,
  • изменение направления силы,
  • увеличение величины силы или
  • увеличение расстояния или скорости силы.

Простые машины — это устройства без движущихся частей или с очень небольшим количеством движущихся частей, которые облегчают работу. По данным Университета Колорадо в Боулдере, многие из современных сложных инструментов представляют собой просто комбинации или более сложные формы шести простых механизмов . Например, мы можем прикрепить длинную ручку к валу, чтобы сделать лебедку, или использовать блок и полиспасты, чтобы тянуть груз вверх по пандусу. Хотя эти машины могут показаться простыми, они продолжают предоставлять нам средства для выполнения многих вещей, которые мы никогда не смогли бы сделать без них.

Колесо и ось

(Изображение предоставлено Getty Images)

Колесо считается одним из самых значительных изобретений в мировой истории. «До изобретения колеса в 3500 году до нашей эры люди были сильно ограничены в том, сколько вещей мы можем перевозить по суше и как далеко», — как ранее сообщал Live Science. Колесные тележки облегчили сельское хозяйство и торговлю, позволив перевозить товары на рынки и с рынков, а также облегчив бремя людей, путешествующих на большие расстояния, 

Колесо значительно уменьшает трение , возникающее при перемещении объекта по поверхности. «Если вы поместите свой картотечный шкаф на небольшую тележку с колесами, вы можете значительно уменьшить усилие, которое необходимо приложить для перемещения шкафа с постоянной скоростью», — утверждают в Университете Теннесси.

В своей книге «Древняя наука: предыстория — 500 г. н.э. » Чарли Сэмюэлс пишет: «В некоторых частях мира тяжелые объекты, такие как камни и лодки, перемещались с помощью бревенчатых роликов. , катки сняты сзади и заменены спереди.» Это был первый шаг в развитии колеса.

Великое новшество заключалось в установке колеса на ось. Колесо можно было прикрепить к оси, которая опиралась на подшипник, или заставить его свободно вращаться вокруг оси. Это привело к развитию повозок, повозок и колесниц. По словам Сэмюэлса, археологи используют развитие колеса, вращающегося на оси, как показатель относительно развитой цивилизации. Самые ранние свидетельства наличия колес на осях относятся примерно к 3200 г. до н.э. шумерами. Китайцы самостоятельно изобрели колесо в 2800 г. до н.э.

Ссылки по теме

Помимо уменьшения трения, колесо и ось также могут служить множителем силы. Если колесо прикреплено к оси и для поворота колеса используется сила, вращающая сила или крутящий момент на оси намного больше, чем сила, приложенная к ободу колеса. В качестве альтернативы к оси можно прикрепить длинную ручку для достижения аналогичного эффекта.

Остальные пять машин помогают людям увеличивать и/или перенаправлять силу, приложенную к объекту. В своей книге « Перемещение больших вещей , Джанет Л. Колоднер и ее соавторы пишут: «Машины обеспечивают механическое преимущество, помогая перемещать объекты. Механическое преимущество — это компромисс между силой и расстоянием». При последующем обсуждении простых машин, которые увеличивают силу, приложенную к их входу, мы будем пренебрегать силой трения, потому что в большинстве этих случаев сила трения очень велика. малы по сравнению с задействованными входными и выходными силами

Когда сила приложена на расстоянии, она производит работу. Математически это выражается как W = F × D. Например, чтобы поднять объект, мы должны совершить работу, чтобы преодолеть силу гравитации и переместить объект вверх. Чтобы поднять предмет, который в два раза тяжелее, требуется в два раза больше работы, чтобы поднять его на такое же расстояние. По данным Обернского университета, требуется в два раза больше работы, чтобы поднять один и тот же объект в два раза выше . Как указано в математике , основное преимущество машин заключается в том, что они позволяют нам выполнять тот же объем работы, применяя меньшее усилие на большем расстоянии.

Рычаг

Примером рычага являются качели. Это длинная балка, уравновешенная на оси. (Изображение предоставлено Getty Images)

«Дайте мне рычаг и точку опоры, и я переверну мир». Это хвастливое заявление приписывается греческому философу, математику и изобретателю третьего века Архимеду . Хотя это может быть некоторым преувеличением, оно действительно выражает силу рычагов, которые, по крайней мере фигурально, двигают мир.

Гениальность Архимеда заключалась в том, что он осознал, что для выполнения того же количества или работы можно найти компромисс между силой и расстоянием, используя рычаг. Его закон рычага гласит: «Величины находятся в равновесии на расстояниях, обратно пропорциональных их весам», согласно « Архимед в 21 веке », виртуальной книге Криса Рорреса из Нью-Йоркского университета.

Рычаг состоит из длинной балки и точки опоры или шарнира. Механическое преимущество рычага зависит от соотношения длин балки по обе стороны от точки опоры.

Например, мы хотим поднять 100-фунтовый груз. (45 кг) вес 2 фута (61 см) над землей. Мы можем приложить 100 фунтов. силы на вес в направлении вверх на расстоянии 2 фута, и мы выполнили работу в 200 фунт-футов (271 ньютон-метр). Однако, если бы мы использовали 30-футовый (9 м) рычаг с одним концом под грузом и 1-футовой (30,5 см) точкой опоры, расположенной под балкой на расстоянии 10 футов (3 м) от груза, мы получили бы только надавить на другой конец с 50 фунтами. (23 кг) силы, чтобы поднять вес. Однако нам пришлось бы опустить конец рычага на 4 фута (1,2 м), чтобы поднять вес на 2 фута. Мы пошли на компромисс, удвоив расстояние, необходимое для перемещения рычага, но уменьшили необходимое усилие наполовину, чтобы выполнить тот же объем работы.

Наклонная плоскость

Наклонная плоскость — это просто плоская поверхность, приподнятая под углом, как пандус. По словам Боба Уильямса, профессора кафедры машиностроения Инженерно-технологического колледжа Расса в Университете Огайо, наклонная плоскость — это способ подъема груза, который слишком тяжел, чтобы поднимать его прямо вверх. Угол (крутизна наклонной плоскости) определяет, какое усилие необходимо для подъема груза. Чем круче пандус, тем больше усилий требуется. Это означает, что если мы поднимем наши 100 фунтов. груз весом 2 фута, скатывая его по 4-футовому пандусу, мы уменьшаем необходимую силу наполовину и удваиваем расстояние, на которое его необходимо переместить. Если бы мы использовали рампу высотой 8 футов (2,4 м), мы могли бы уменьшить необходимое усилие до 25 фунтов. (11,3 кг).

Шкив

(Изображение предоставлено Getty Images)

Если мы хотим поднять те же 100 фунтов. вес с помощью веревки, мы могли бы прикрепить шкив к балке над весом. Это позволило бы нам тянуть веревку вниз, а не вверх, но для этого все еще требуется 100 фунтов. силы. Однако, если бы мы использовали два шкива — один, прикрепленный к верхней балке, а другой — к грузу, — и мы должны были бы прикрепить один конец веревки к балке, пропустить ее через шкив на грузе, а затем через шкив на балке, нам нужно будет только тянуть за веревку с 50 фунтами. силы, чтобы поднять вес, хотя нам пришлось бы тянуть веревку на 4 фута, чтобы поднять вес на 2 фута. Опять же, мы променяли увеличение расстояния на уменьшение силы.

Если мы хотим использовать еще меньше силы на еще большем расстоянии, мы можем использовать блок и захват. Согласно материалам курса Университета Южной Каролины: «Блок и захват — это комбинация шкивов, которая уменьшает количество силы, необходимой для подъема чего-либо. Компромисс заключается в том, что для блока и захвата требуется более длинная веревка. перемещать что-либо на такое же расстояние».

Какими бы простыми ни были шкивы, они все еще находят применение в самых передовых новых машинах. Например, Hangprinter, 3D-принтер , который может создавать объекты размером с мебель, использует систему проводов и управляемых компьютером шкивов, прикрепленных к стенам, полу и потолку.

Винт

«Винт представляет собой длинную наклонную плоскость, обернутую вокруг вала, поэтому его механическое преимущество можно рассматривать так же, как и наклон», согласно Университет штата Джорджия . Во многих устройствах используются винты для приложения усилия, которое намного больше, чем усилие, используемое для поворота винта. К таким устройствам относятся слесарные тиски и зажимные гайки на автомобильных колесах. Они получают механическое преимущество не только от самого винта, но также, во многих случаях, от рычага длинной ручки, используемой для поворота винта.

Клин

Согласно Горно-технологического института Нью-Мексико (открывается в новой вкладке), «Клинья представляют собой движущиеся наклонные плоскости, которые перемещаются под грузом для подъема или в груз для разделения или разделения». Более длинный и тонкий клин дает больше механических преимуществ, чем более короткий и широкий клин, но клин делает еще кое-что: основная функция клина заключается в изменении направления входной силы. Например, если мы хотим расколоть бревно, мы можем с большой силой вбить клин вниз в конец бревна, используя кувалду, и клин перенаправит эту силу наружу, в результате чего древесина расколется. Другим примером является дверной упор, где сила, используемая для толкания его под край двери, передается вниз, что приводит к силе трения, которая препятствует скольжению по полу.

Дополнительные ресурсы

Джон Х. Линхард, почетный профессор машиностроения и истории Университета Хьюстона, «еще один взгляд на изобретение колеса (откроется в новой вкладке)». Загляните в Центр науки и промышленности в Колумбусе, штат Огайо, где есть интерактивное объяснение (откроется в новой вкладке) простых механизмов. HyperPhysics — веб-сайт, созданный Университетом штата Джорджия, — также содержит иллюстрированные объяснения шести простых механизмов.

Библиография

Университет штата Иллинойс, «Информация о ресурсах для обучения простым машинам (открывается в новой вкладке)», январь 2022 г. 

Правительство штата Виктория, «Простые машины (открывается в новой вкладке)», март 2019 г. 

Канада Музей науки и технологий, «Образовательные программы: простые машины (открывается в новой вкладке)», январь 2022 г. 

Йи Чжан и др., «Введение в механизмы (открывается в новой вкладке)», Университет Карнеги-Меллона, январь 2022 г.

Джим Лукас — автор статей для Live Science. Он охватывает физику, астрономию и инженерное дело. Джим окончил Университет штата Миссури, где получил степень бакалавра наук в области физики, а также астрономию и техническое письмо. После окончания университета он работал в Лос-Аламосской национальной лаборатории системным администратором, техническим писателем-редактором и специалистом по ядерной безопасности. Помимо написания статей, он редактирует статьи в научных журналах по различным тематическим направлениям.

6 Simple Machines: Облегчение работы

Когда вы совершаете покупку по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот как это работает.

Прикрепление колеса к оси сделало возможным создание тележек и считается одним из самых значительных изобретений в мировой истории. (Изображение предоставлено: Сурасак Саенджай | Shutterstock)

На протяжении всей истории люди разработали несколько простых машин, облегчающих работу. Наиболее заметные из них известны как «шесть простых механизмов»: колесо и ось, рычаг, наклонная плоскость, шкив, винт и клин, хотя последние три на самом деле являются просто расширениями или комбинациями первых. три, согласно Британской энциклопедии (открывается в новой вкладке).

Поскольку работа определяется как сила, действующая на объект в направлении движения, машина облегчает выполнение работы, выполняя одну или несколько из следующих функций, согласно Бостонского университета (открывается в новой вкладке):

  • перенос силы из одного места в другое,
  • изменение направления силы,
  • увеличение величины силы или
  • увеличение расстояния или скорости силы.

Простые машины — это устройства без движущихся частей или с очень небольшим количеством движущихся частей, которые облегчают работу. По данным Университета Колорадо в Боулдере, многие из современных сложных инструментов представляют собой просто комбинации или более сложные формы шести простых механизмов . Например, мы можем прикрепить длинную ручку к валу, чтобы сделать лебедку, или использовать блок и полиспасты, чтобы тянуть груз вверх по пандусу. Хотя эти машины могут показаться простыми, они продолжают предоставлять нам средства для выполнения многих вещей, которые мы никогда не смогли бы сделать без них.

Колесо и ось

(Изображение предоставлено Getty Images)

Колесо считается одним из самых значительных изобретений в мировой истории. «До изобретения колеса в 3500 году до нашей эры люди были сильно ограничены в том, сколько вещей мы можем перевозить по суше и как далеко», — как ранее сообщал Live Science. Колесные тележки облегчили сельское хозяйство и торговлю, позволив перевозить товары на рынки и с рынков, а также облегчив бремя людей, путешествующих на большие расстояния, 

Колесо значительно уменьшает трение , возникающее при перемещении объекта по поверхности. «Если вы поместите свой картотечный шкаф на небольшую тележку с колесами, вы можете значительно уменьшить усилие, которое необходимо приложить для перемещения шкафа с постоянной скоростью», — утверждают в Университете Теннесси.

В своей книге «Древняя наука: предыстория — 500 г. н.э. » Чарли Сэмюэлс пишет: «В некоторых частях мира тяжелые объекты, такие как камни и лодки, перемещались с помощью бревенчатых роликов. , катки сняты сзади и заменены спереди.» Это был первый шаг в развитии колеса.

Великое новшество заключалось в установке колеса на ось. Колесо можно было прикрепить к оси, которая опиралась на подшипник, или заставить его свободно вращаться вокруг оси. Это привело к развитию повозок, повозок и колесниц. По словам Сэмюэлса, археологи используют развитие колеса, вращающегося на оси, как показатель относительно развитой цивилизации. Самые ранние свидетельства наличия колес на осях относятся примерно к 3200 г. до н.э. шумерами. Китайцы самостоятельно изобрели колесо в 2800 г. до н.э.

Ссылки по теме

Помимо уменьшения трения, колесо и ось также могут служить множителем силы. Если колесо прикреплено к оси и для поворота колеса используется сила, вращающая сила или крутящий момент на оси намного больше, чем сила, приложенная к ободу колеса. В качестве альтернативы к оси можно прикрепить длинную ручку для достижения аналогичного эффекта.

Остальные пять машин помогают людям увеличивать и/или перенаправлять силу, приложенную к объекту. В своей книге « Перемещение больших вещей , Джанет Л. Колоднер и ее соавторы пишут: «Машины обеспечивают механическое преимущество, помогая перемещать объекты. Механическое преимущество — это компромисс между силой и расстоянием». При последующем обсуждении простых машин, которые увеличивают силу, приложенную к их входу, мы будем пренебрегать силой трения, потому что в большинстве этих случаев сила трения очень велика. малы по сравнению с задействованными входными и выходными силами

Когда сила приложена на расстоянии, она производит работу. Математически это выражается как W = F × D. Например, чтобы поднять объект, мы должны совершить работу, чтобы преодолеть силу гравитации и переместить объект вверх. Чтобы поднять предмет, который в два раза тяжелее, требуется в два раза больше работы, чтобы поднять его на такое же расстояние. По данным Обернского университета, требуется в два раза больше работы, чтобы поднять один и тот же объект в два раза выше . Как указано в математике , основное преимущество машин заключается в том, что они позволяют нам выполнять тот же объем работы, применяя меньшее усилие на большем расстоянии.

Рычаг

Примером рычага являются качели. Это длинная балка, уравновешенная на оси. (Изображение предоставлено Getty Images)

«Дайте мне рычаг и точку опоры, и я переверну мир». Это хвастливое заявление приписывается греческому философу, математику и изобретателю третьего века Архимеду . Хотя это может быть некоторым преувеличением, оно действительно выражает силу рычагов, которые, по крайней мере фигурально, двигают мир.

Гениальность Архимеда заключалась в том, что он осознал, что для выполнения того же количества или работы можно найти компромисс между силой и расстоянием, используя рычаг. Его закон рычага гласит: «Величины находятся в равновесии на расстояниях, обратно пропорциональных их весам», согласно « Архимед в 21 веке », виртуальной книге Криса Рорреса из Нью-Йоркского университета.

Рычаг состоит из длинной балки и точки опоры или шарнира. Механическое преимущество рычага зависит от соотношения длин балки по обе стороны от точки опоры.

Например, мы хотим поднять 100-фунтовый груз. (45 кг) вес 2 фута (61 см) над землей. Мы можем приложить 100 фунтов. силы на вес в направлении вверх на расстоянии 2 фута, и мы выполнили работу в 200 фунт-футов (271 ньютон-метр). Однако, если бы мы использовали 30-футовый (9 м) рычаг с одним концом под грузом и 1-футовой (30,5 см) точкой опоры, расположенной под балкой на расстоянии 10 футов (3 м) от груза, мы получили бы только надавить на другой конец с 50 фунтами. (23 кг) силы, чтобы поднять вес. Однако нам пришлось бы опустить конец рычага на 4 фута (1,2 м), чтобы поднять вес на 2 фута. Мы пошли на компромисс, удвоив расстояние, необходимое для перемещения рычага, но уменьшили необходимое усилие наполовину, чтобы выполнить тот же объем работы.

Наклонная плоскость

Наклонная плоскость — это просто плоская поверхность, приподнятая под углом, как пандус. По словам Боба Уильямса, профессора кафедры машиностроения Инженерно-технологического колледжа Расса в Университете Огайо, наклонная плоскость — это способ подъема груза, который слишком тяжел, чтобы поднимать его прямо вверх. Угол (крутизна наклонной плоскости) определяет, какое усилие необходимо для подъема груза. Чем круче пандус, тем больше усилий требуется. Это означает, что если мы поднимем наши 100 фунтов. груз весом 2 фута, скатывая его по 4-футовому пандусу, мы уменьшаем необходимую силу наполовину и удваиваем расстояние, на которое его необходимо переместить. Если бы мы использовали рампу высотой 8 футов (2,4 м), мы могли бы уменьшить необходимое усилие до 25 фунтов. (11,3 кг).

Шкив

(Изображение предоставлено Getty Images)

Если мы хотим поднять те же 100 фунтов. вес с помощью веревки, мы могли бы прикрепить шкив к балке над весом. Это позволило бы нам тянуть веревку вниз, а не вверх, но для этого все еще требуется 100 фунтов. силы. Однако, если бы мы использовали два шкива — один, прикрепленный к верхней балке, а другой — к грузу, — и мы должны были бы прикрепить один конец веревки к балке, пропустить ее через шкив на грузе, а затем через шкив на балке, нам нужно будет только тянуть за веревку с 50 фунтами. силы, чтобы поднять вес, хотя нам пришлось бы тянуть веревку на 4 фута, чтобы поднять вес на 2 фута. Опять же, мы променяли увеличение расстояния на уменьшение силы.

Если мы хотим использовать еще меньше силы на еще большем расстоянии, мы можем использовать блок и захват. Согласно материалам курса Университета Южной Каролины: «Блок и захват — это комбинация шкивов, которая уменьшает количество силы, необходимой для подъема чего-либо. Компромисс заключается в том, что для блока и захвата требуется более длинная веревка. перемещать что-либо на такое же расстояние».

Какими бы простыми ни были шкивы, они все еще находят применение в самых передовых новых машинах. Например, Hangprinter, 3D-принтер , который может создавать объекты размером с мебель, использует систему проводов и управляемых компьютером шкивов, прикрепленных к стенам, полу и потолку.

Винт

«Винт представляет собой длинную наклонную плоскость, обернутую вокруг вала, поэтому его механическое преимущество можно рассматривать так же, как и наклон», согласно Университет штата Джорджия . Во многих устройствах используются винты для приложения усилия, которое намного больше, чем усилие, используемое для поворота винта. К таким устройствам относятся слесарные тиски и зажимные гайки на автомобильных колесах. Они получают механическое преимущество не только от самого винта, но также, во многих случаях, от рычага длинной ручки, используемой для поворота винта.

Клин

Согласно Горно-технологического института Нью-Мексико (открывается в новой вкладке), «Клинья представляют собой движущиеся наклонные плоскости, которые перемещаются под грузом для подъема или в груз для разделения или разделения». Более длинный и тонкий клин дает больше механических преимуществ, чем более короткий и широкий клин, но клин делает еще кое-что: основная функция клина заключается в изменении направления входной силы. Например, если мы хотим расколоть бревно, мы можем с большой силой вбить клин вниз в конец бревна, используя кувалду, и клин перенаправит эту силу наружу, в результате чего древесина расколется. Другим примером является дверной упор, где сила, используемая для толкания его под край двери, передается вниз, что приводит к силе трения, которая препятствует скольжению по полу.

Дополнительные ресурсы

Джон Х. Линхард, почетный профессор машиностроения и истории Университета Хьюстона, «еще один взгляд на изобретение колеса (откроется в новой вкладке)». Загляните в Центр науки и промышленности в Колумбусе, штат Огайо, где есть интерактивное объяснение (откроется в новой вкладке) простых механизмов. HyperPhysics — веб-сайт, созданный Университетом штата Джорджия, — также содержит иллюстрированные объяснения шести простых механизмов.

Библиография

Университет штата Иллинойс, «Информация о ресурсах для обучения простым машинам (открывается в новой вкладке)», январь 2022 г. 

Правительство штата Виктория, «Простые машины (открывается в новой вкладке)», март 2019 г. 

Канада Музей науки и технологий, «Образовательные программы: простые машины (открывается в новой вкладке)», январь 2022 г.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *