De enkla maskinerna Teknik är en sammanfattande benämning på alla människans metoder att tillfredsställa sina önskningar genom att använda fysiska föremål. Detta görs oftast genom att utnyttja och omvandla naturens resurser till produkter. Nyttjande av teknik innebär alltid en överföring av energi. Man brukar dela in tekniken i fyra stora områden. Transformera, vilket betyder att omvandla till exempel olja till plast. Transportera, vilket betyder att förflytta till exempel varor, människor eller information. Att lagra, förvaring av till exempel information eller matvaror. Kontrollera/styra/reglera till exempel en termostat som håller en jämn temperatur i ett hus eller att styra en industrirobot. De enkla maskinerna är ett bra exempel på människans utvecklande av teknikanvändning. Många av antikens naturvetare och filosofer ägnade sig åt att spekulera över de enkla maskinernas egenskaper som kraftförstärkare. De enkla maskinerna är: lutande planet, kilen, skruven, hävstången och hjulet. Muskelkraften hos människor och dragdjur var den första kraftkälla som man använde sig av i antiken. Tre av de enkla maskinerna är släkt med varandra. Kilen, skruven är varianter av det lutande planet. Alla tre bygger på den enkla regeln, mekanikens gyllene regel som säger: det man vinner i kraft förlorar man i väg. LUTANDE PLANET Fysikens lagar säger att för att lyfta ett föremål till en viss höjd fodras ett visst arbete. Kraften som behövs för att lyfta en tyngd kan minskas om man istället för upp tyngden längs ett lutande plan. Men, då blir sträckan som tyngden förflyttas längre. Under det tredje århundradet f. Kr. formulerade sicilianaren Archimedes en regel för detta fenomen: Vad man vinner i kraft förlorar man i väg, mekanikens gyllene regel. I bergsområdet Alperna ser du tydliga exempel på lutande planets princip då man byggt så kallade serpentinvägar uppför berget istället för en rak väg från dal till topp. Det blir lättare att ta sig upp men det blir en betydligt längre sträcka. KILEN Kilen bygger på samma princip som det lutande planet. Många redskap som har en egg är konstruerade enligt kilens princip. Här är några exempel: yxa, dörrkil, plog, konservöppnare
SKRUVEN Skruven bygger också på det lutande planets princip, om än i något maskerad form. Skruven kan ses som ett lutande plan virat runt en cylinder. Med en skruvdomkraft, ett skruvstäd eller en korkskruv använder du denna princip. HÄVSTÅNGEN Hävstångsprincipen innebär att du förlänger avståndet mellan kraften du använder och tyngden som ska lyftas/flyttas. Liksom med det lutande planet vinner man i kraft vad man förlorar i sträcka. Med till exempel en nötknäppare, en skottkärra, eller ett gungbräde tillämpar du hävstångsprincipen. Hävstänger kan vara enarmade eller tvåarmade Gungbrädan är ett exempel på en tvåarmad hävstång. När man gungar på den, vrider den sig runt en axel i stödet, den så kallade vridningspunkten. Från vridningspunkten sticker den ut åt båda håll vilket man menar med att den har två armar HJULET Hjulet kan betraktas som en roterande hävstång. Vi vet väldigt lite om när, var och hur hjulet först började användas. En av de hittills äldsta kända avbildningarna av en vagn med hjul är från ca 3500 f.kr. Hjulet kan också användas som ett maskinelement. Kugghjulet, samt drejskivan med sitt svänghjul är exempel på detta. Drejskivan har funnits i många årtusenden och mycket talar för att det var inom krukmakarkonsten, och inte för transporter, som hjulet först började användas. Hjulet kan betraktas som en roterande hävstång. Hjulaxeln blir då vridningspunkten. Med hjulet övervann man friktionen Det var naturligtvis fruktansvärt tungt för egyptierna att släpa upp stenblocken till pyramidbyggena, oavsett om det gick över släta marken eller upp för ett lutande plan likt det vi sett innan. En mycket viktig orsak var friktionen. Även om marken var alldeles slät, grep stenens undersida och marken fast i varandra, så att det behövdes extra kraft för att flytta stenen framåt. Det är denna bromsande kraften när en sak rör sig gentemot ett underlag son kallas friktion!
Ett block består av ett hjul där ett rep löper över hjulet och används i huvudsak för att lyfta saker med. Blocket ändrar riktningen på kraften men man vinner ingen kraft. Man kan sätta samman flera block och då får man en talja. repet är lindat kring flera hjul vinner man kraft och det går lättare att lyfta Christopher Polhem (Polhammar fram till han blev adlad 1716). Han föddes troligen 18 december 1661 Tingstäde på Gotland och avled 30 augusti 1751 i en ålder av 90 år. Han brukar kallas Den svenska mekanikens fader Vid åtta års ålder blir han föräldralös och flyttar till en farbror i Stockholm. Han arbetade ett tag som dräng på en gård i Uppland. Med tiden blev Polhem inspektor på Vansta säteri i Ösmo där han blir kvar till år 1685. 1687 började han studera fysik, matematik och mekanik vid Universitetet i Uppsala. Under studietiden reparerade han urverket på Uppsala domkyrka som hade stått still i över hundra år. Efter utbildningen reser han runt i Europa för att lära sig tekniska nyheter. Vid hemkomsten startade han 1697 den första skolan för ingenjörer i Sverige Laboratorium mechanicum där han för undervisningen skapade en modellsamling för rörelsemekanismer, Polhems mekaniska alfabet. 1693 fick han i uppdrag att förbättra tekniken för att ta upp malm ur gruvor i Dalarna. Hans konstruktion, som kallades "uppfordringsverk", drevs av ett vattenhjul. Malmen fraktades i tunnor. Kungen, Karl XI, uppskattade Polhems uppfinning och såg till att han fick en årslön på livstid, uppgående till 500 daler silvermynt. Bergskollegium gjorde snart Polhem till direktör över bergsmekaniken. Senare blev han "konstmästare" vid Falu gruva, dvs den som ansvarade för malmupptagningen. 1699 grundade han Stjärnsunds manufaktur i Dalarna som bland annat tillverkade urverk och lås. det är genom sina många uppfinningar och industriprojekt som gör honom vida känd Polhem fick av kronan att bygga slussar förbi Trollhättefallen i Göta älv. De kom aldrig i drift men det finns några ofullbordade slussar vid fallområdet i Trollhättan (Polhems slussled)
Några av Polhems uppfinningar: Polhemslåset: Polhemsknuten: Frågor 1. Hur fungerar ett lutande plan, en kil och en skruv? 2. Vad innebär mekanikens gyllene regel? (Redogör för ditt svar) 3. Vem var Archimedes? 4. Varför bygger man serpentinvägar uppför berg istället för korta backar rakt upp? 5. Hur kunde Egypterna bygga pyramiderna? (Ge exempel) 6. Vad menas med utväxling? 7. Förklara vad man menar med att blocket ändrar kraftens riktning, medan taljan förstärker kraften. 8. Vad betyder att kullagret är sfäriskt och vem är upphovsmannen bakom inovationen 9. När levde Christopher Polhem? 10. Vad kallade han sin skola han startade och vad undervisades där? 11. Vad var det som gjorde att han blev utnämnd till konstmästare vid Falu- gruva? 12. Vad tillverkades vid Stjärnsunds bruk? 13. Ge exempel på några av hans uppfinningar! 14. Han brukar kallas något speciellt, vad? 15. Vad var det han skulle utföra nere vid Göta älv? 16. Vad betyder orden? Friktion inovation sfäriskt vridningspunkt utväxling patent Mekanism precision Princip Transformera Transportera Reglera Serpentinväg