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미국 주변의 기술, 기술, 개체의 역사
레버, 블록, 경사면. 발명과 생산의 역사
고대에 이미 사람들은 레버, 게이트 및 경사면과 같은 무게를 들어 올리는 간단한 메커니즘을 사용하기 시작했습니다. 나중에 블록과 나사가 추가되었습니다. 이 간단한 장치를 통해 사람의 근육량을 늘리고 다른 상황에서는 완전히 견딜 수 없는 무게에 대처할 수 있었습니다. 간단한 메커니즘의 작동 원리는 잘 알려져 있습니다. 예를 들어, 하중을 일정 높이까지 끌어올려야 하는 경우 가파른 경사보다 완만한 경사를 사용하는 것이 항상 더 쉽습니다. 또한 경사가 낮을수록이 작업을 수행하기가 더 쉽습니다. 이 관계는 명확한 수학적 표현을 가지고 있습니다. 경사면의 각도가 d이면 수직으로 들어 올리는 것보다 하중을 끌어 당기는 것이 1/sin d배 더 쉽습니다. 각도가 45도이면 노력이 1배 줄어들고 5도이면 30배, 2도이면 5배, 11도이면 1배가 됩니다! 사실, 힘으로 얻은 모든 것은 거리에서 잃습니다. 왜냐하면 우리의 노력이 몇 배나 줄어들고 하중을 끌어야 할 거리가 같은 배만큼 증가하기 때문입니다. 그러나 시간과 거리가 큰 역할을하지 않지만 목표 자체가 중요한 경우 최소한의 노력으로 하중을 들어 올리려면 경사면이 없어서는 안될 조수가됩니다.
우리의 먼 조상들은 무거운 돌과 통나무를 들어 올리고 옮기기 위해 또 다른 간단한 메커니즘인 레버를 지속적으로 사용했습니다. 레버를 사용하면 가장 간단하고 접근하기 쉬운 수단을 사용하여 여러 가지 근력 향상을 얻을 수 있습니다. 길고 튼튼한 장대를 통나무 그루터기(받침대)에 놓고 반대쪽 끝을 돌 아래로 밀어 넣으면서 그 장대를 간단한 지렛대로 만들었습니다. 이 상황에서 두 개의 토크가 돌에 작용하기 시작했습니다. 하나는 돌의 무게에 의한 것이고 다른 하나는 사람의 손에 의한 것입니다. 돌이 움직이기 위해서는 인간의 근육 힘으로 인한 '미는' 모멘트가 돌의 무게로 인한 '누르는' 모멘트보다 커야 합니다. 알려진 바와 같이 모멘트는 적용된 힘과 레버 암의 길이를 곱한 것과 같습니다. 이 경우 암은 폴 끝(힘 적용 지점)에서 레버 암까지의 거리입니다. 로그(받침점).
사람이 누르는 어깨가 돌 아래에서 미끄러지는 어깨보다 15-20 배 길면 사람의 힘도 각각 15-20 배 증가한다고 계산하기 쉽습니다. 즉, 사람은 힘을 들이지 않고도 XNUMX톤 무게의 돌을 움직일 수 있습니다! 고대에 널리 보급 된 세 번째 메커니즘 인 고정 블록은 슈트가있는 바퀴로 축이 벽이나 천장 빔에 단단히 부착되어 있습니다. 바퀴 위에 로프를 던지고 반대쪽 끝을 하중에 부착하면 블록 부착 높이까지 올릴 수 있습니다. 고정 블록은 힘을 증가시키지는 않지만 방향을 바꿀 수 있는 기회를 제공합니다. 이는 종종 역기를 들어올릴 때 매우 중요합니다.
모든 원시성에도 불구하고 단순한 메커니즘은 고대인의 능력을 크게 확장했습니다. 이것을 확신하기 위해서는 고대 이집트의 거대한 건물을 떠올리면 충분합니다. 예를 들어 Cheops 피라미드는 높이가 146m이고 건설에 23300000개의 석재 블록이 필요한 것으로 추정되며 각 블록의 무게는 평균 약 2톤입니다. 그러나 이것은 한계가 아니 었습니다. 사원을 건설하는 동안 이집트인은 무게가 수십에서 수백 톤에 달하는 거대한 오벨리스크와 동상을 운송, 높이고 설치했습니다! 이 고대 건축업자들은 거대한 블록과 동상을 높이 올리기 위해 어떤 메커니즘을 사용했습니까? 이 모든 작업은 블록, 레버 및 경사면과 같은 동일한 간단한 장치를 사용하여 수행할 수 있습니다. 수많은 사람들이 끄는 거대한 썰매에 거대한 조각상과 돌덩이가 끌렸습니다. 일꾼들 각자는 어깨에 밧줄을 매고 있었습니다. 롤러를 썰매 아래에 놓고 하중을 당긴 후 픽업하여 다시 스키드 아래에 놓았습니다.
장애물을 극복하기 위해 썰매는 레버의 도움으로 들어 올려졌습니다. 잘라낸 통나무를 사용했기 때문입니다. 다양한 크기의 특별히 제작된 쐐기가 정지 역할을 했습니다. 작업에는 음악이 동반되었습니다. 이집트인의 주요 리프팅 장치는 경사면 인 경사로였습니다. 경사로의 골격, 즉 서로 짧은 거리에서 경사로를 가로 지르는 측면과 칸막이는 벽돌로 지어졌습니다. 빈 공간은 갈대와 가지로 채워졌습니다. 피라미드가 성장함에 따라 경사로가 세워졌습니다. 이 경사로에서 돌은 지상과 같은 방식으로 썰매에 끌렸고 레버로 스스로를 도왔습니다. 램프 각도는 5도 또는 6도 정도로 매우 미미했습니다. 따라서 예를 들어 높이가 46m인 Khafre 피라미드로 가는 경사로의 길이는 약 XNUMXkm였습니다. 따라서 더 높은 피라미드를 건설하려면 더 긴 경사로를 건설해야했습니다. 긴 돌 블록과 조각상을 들어 올릴 때 다른 방법을 사용했습니다. 이를 위해 블록이 사용되었습니다. 그러나 무게가 300톤에 달하는 오벨리스크와 무게가 1000톤에 달하는 거대한 왕상과 같은 거대한 돌을 블록으로 높이는 것은 불가능하다. 이러한 조각상과 오벨리스크를 설치하려면 상당한 준비 작업이 필요했습니다. 여기에서도 경사면(램프)이 리프팅 장치 역할을 했습니다. 우선 대좌의 양쪽에 돌담을 세웠다. 설치된 오벨리스크의 높이보다 약간 낮은 경사면이 그 중 하나에 부착되었습니다. 경사로의 네 벽은 모두 벽돌 우물을 형성했습니다. XNUMX층의 벽 중 하나에 통과 복도가 만들어졌습니다. 내부 공간 전체가 모래로 뒤덮였습니다. 그런 다음 경사면을 따라 완성 된 오벨리스크를 바닥과 함께 앞으로 끌고갔습니다. 그 후, 벽의 복도를 통해 모래가 운반되기 시작했고, 오벨리스크는 자체 무게로 부드럽게 받침대 위로 내려 가기 시작하여 점차 수직 위치를 취했습니다. 설치 후 벽과 경사로가 해체되었습니다. 경사면과 지렛대를 광범위하게 사용하면서 고대 이집트인들은 단순한 메커니즘의 기초가 되는 법칙에 대해 전혀 생각하지 않은 것 같습니다. 그들의 행동을 설명하는 바빌론이나 이집트의 텍스트는 적어도 단 한 개도 나오지 않았습니다. 이 작업은 고대 그리스의 과학자들에 의해서만 수행되었습니다. 지레, 경사면 및 블록의 작용에 대한 고전적인 계산은 뛰어난 고대 기계공인 시라쿠사의 아르키메데스에 속합니다. 아르키메데스는 움직이는 블록의 기계적 성질을 연구하고 그것을 실제로 적용했습니다. Athenaeus에 따르면 "Syracusan의 폭군 Hieron이 만든 거대한 배를 진수하기 위해 그들은 여러 가지 방법을 생각해 냈지만 정비공인 아르키메데스 혼자 몇 사람의 도움으로 배를 움직일 수 있었습니다. 거대한 배, 그는 블록 장치를 최초로 고안했습니다." 이 증거에서 아르키메데스는 단순한 메커니즘의 특성을 연구했을 뿐만 아니라 다음 단계를 밟았습니다. 그는 움직임을 변형하고 향상시키는 더 복잡한 기계를 기반으로 구축하기 시작했습니다. 그는 적용된 힘을 곱할 수있는 이동식 및 고정식 블록 (현대 호이스트와 유사) 시스템을 사용하여 배를 움직일 수 있습니다. 로마인들이 아르키메데스의 고향을 공격했을 때 그는 그의 지식을 군사 기술에 적용했습니다. 그의 그림에 따르면 시라쿠사인들은 다양한 군용 차량을 만들었습니다. 그들 중에는 던지는 무기도 있었다. 로마 선박에 거대한 돌을 던진 회전 기중기; 적의 함선을 포획하고 전복시키는 사슬에 묶인 철발. 저자: Ryzhov K.V.
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