جواب پرسش صفحه 34 کتاب کاروفناوری پایه نهم پودمان سازوکارهای حرکتی

سوال: آیا می دانید جرثقیل ها امروزه چه کاربردهایی دارند؟

پاسخ :

جرثقیل یا گرانبر وسیله‌ای است که بار را در راستای قائم با ترکیب شش جهت حرکتی کنترل و جابه‌جا می‌کند.

یا ماشینی که فعالیت اصلی آن باربرداری و جابه جایی بار به صورت معلق در هوا می باشد که این فعالیت در آن،به وسیله قلاب یا سایر تجهیزات مشابه صورت می پذیرد،را جرثقیل می گویند.

جرثقیل (crane) ماشینی بسیار کارآمد و مفیدی در صنعت است که با سازوکارهای مختلفی که دارد با استفاده و الهام از قانون اهرم ها در فیزیک می تواند بارهای سنگین را جابجا کند و کارها را ساده تر کند .

جرثقیل بر اساس نوع کاری که انجام می دهد به 2 نوع عمده تقسیم می شود.

الف - جرثقیل صنعتی 

از جرثقیل صنعتی در کلیه اعمال صنعتی در بنادر - کارخانه ها - شهرها و ..... استفاده می شود

ب - جرثقیل ساختمانی tower cranes

کار این جرثقیل ها عبارت است از:

بتن ریزی بالاخص سازه های بلند مرتبه

استفاده به عنوان بالابر

تخلیه و بارگیری مصالح و لوازم

کمک به اجرای اسکلت بتنی

برپا نمودن اسکات فلزی

انواع مختلف جرثقیل را می توان در گروه‌های زیر نیز دسته‌بندی کرد.

جرثقیل برجی (تاور کرین):

این نوع جرثقیل معمولاً در ساختمان‌های مرتفع مورد استفاده قرار می‌گیرد و به سه صورت بر روی زمین نصب می‌شود.

جرثقیل‌های موبایل (ماشینی):

بروی زمین به دو صورت:ثابت نصب جک (کفی یا بدون کفی ، خودرو بر و... . و کارگاهی (متحرک با بار) عمل می‌کند.

جرثقیل‌های سقفی:

در سالن‌های صنعتی و تولیدی یا سایر خطوط (انبار، تعمیر و …) در ارتفاع بر روی خطوط باربر کناری قبل نصب هستند. عموماً به دو شکل جرثقیل سقفی تک پل و جفت پل مورد استفاده قرار می‌گیرند.

جرثقیل دروازه‌ای:

این نوع جرثقیل‌ها به دو صورت دروازه‌ای و نیم دروازه‌ای قابل استفاده هستند.

جرثقیل بازویی:

جرثقیل‌های بازویی به دو صورت بازویی (دیواری) یا ستونی بازویی قابل استفاده در صنایع هستند.

جرثقیل‌های آویز:

این جرثقیل‌ها درسالن‌ها و مکانهای با محدودیت ارتفاع و خطوط مونتاژ سری (خودروسازی و…) در ظرفیت تا ۵ تن قابل استفاده‌اند.

جرثقیل‌های خاص:

این گروه جرثقیل‌ها با ترکیبی از گروه‌های قبلی استفاده می‌شوند که در موارد استفاده خاص مانند پشته کردن و غیره کاربرد دارند.

در تصاویر زیر می توانید انواع جرثقیل را مشاهده نمایید.

آشنایی با دانشمندان صنعت برق و الکترونیک

همان طور که می دانید صنعت برق برای رسیدن به مرحله امروزی راه طولانی را طی کرده تا به رشد و ترقی حال حاضر برسد و این رسیدن حاصل زحمات بسیاری از دانشمندان و تلاشگران در رشته های فیزیک - شیمی و برق است در مطالب زیر با برخی از بزرگان این حوزه آشنا خواهید شد.

جهت آشنایی مختصر با زندگی بزرگان حوزه برق و الکترونیک ادامه مطلب را ببینید.

1- شارل آگوستَن دو کولُن Charles-Augustin de Coulomb

1806 - 1736

او دانشمند فرانسوی است که حرفه اش مهندسی نظامی بود. به علوم و ریاضیات علاقه داشت. کولن با ابداع ترازوی پیچشی خاصی توانست ثابت کند که نیروی الکتریکی بین توپ های کوچک باردار از قانون عکس مجذور فاصله پیروی می کند. بررسی های او در این مورد مشابه کار کاوندیش در مورد
گرانش بود.

واحد مقدار الکتریسیته به احترام او کولن نامیده می شود.

2- گئورگ زیمون اهم   George Simon Ohm

1854 - 1789

پدر این دانشمند آلمانی قفل ساز بود، ولی به مطالعهٔ کتاب های علمی علاقه داشت و پسر را نیز تشویق می کرد. اهم در 18 سالگی معلم ریاضی شد و پس از گرفتن دکترای ریاضی، استاد دانشگاه شهر کلن شد. در این زمان بود که با استفاده از تشابهی که میان انتقال گرما و الکتریسیته کشف کرد به اندازه گیری شدت جریان الکتریکی  پرداخت و قانونی را ارائه داد که امروز به نام قانون اهم معروف است. انجمن سلطنتی انگلستان بزرگ ترین نشان علمی خود را به پاس کشف این قانون به او اهدا کرد.

واحد مقاومت الکتریکی به احترام او اهم نامیده می شود.

3-  جیمز وات   James Watt

1819 - 1736

وات در اسکاتلند به دنیا آمد و در بیرمنگام چشم از جهان فروبست. او از کودکی رنجور بود و زندگی اش با فقر و تهیدستی قرین بود. او در لندن با سختی تمام یک سالی را به کارآموزی گذرانید و با ابزار و اسباب مکانیکی آشنا شد. با بازگشت به اسکاتلند او در دانشگاه گلاسکو شغلی به دست آورد و همان جا بود که توانست برای اصلاح و تکمیل ماشین بخار راه حلی به دست آورد. وات ماشین بخار خود را که بازده و سرعت عمل بیش تری داشت در سال 1769 عرضه کرد.

چند سال بعد 500 دستگاه از ماشین های وات در سراسر انگلستان مشغول به کار بود. نتایج حاصل از ماشین بخار وات بیرون از حساب بود. با در دست داشتن ماشین های بخار که با زغال سنگ به کار می افتاد حرکت چرخ های عظیم صنایع در هرنقطه آماده بود و دیگر لزومی نداشت که کارخانه ها برای گرداندن موتور از نیروی سقوط آب استفاده کنند و در واقع انقلاب صنعتی آغاز شده بود. دستگاه گریز از مرکز تنظیم بخار نیز از اختراعات او است.

واحد توان به احترام او وات نامیده می شود.

4- گوستاو کِرشهُف   Gustav Robert Kirchhoff

1887 - 1824

شهرت اصلی کِرشهُف، فیزیکدان آلمانی، هنگامی آغاز شد که وی سمت استادی فیزیک دانشگاه هایدلبرگ را به عهده گرفت. او در پیشبرد طیف نمایی و طیف نگاری پژوهش های زیادی انجام داده است و در گسترش کاربردهای ریاضی در فیزیک سهم به سزایی دارد.

او قانونی کشف کرد که هر جسم همان پرتوهایی را جذب می کند که خود می تواند گسیل کند، و به نام قانون کِرشهُف معروف شد. او هم چنین با بررسی مدارهای الکتریکی توانست قانون های اول و دوم مدارها را که به قانون جریان ها و قانون اختلاف پتانسیل ها معروف است بیان کند.

5- نیکلا تسلا   Nikola Tesla

1943- 1856

تسلا در کرواسی به دنیا آمد. بعداً او به آمریکا مهاجرت کرد و مدتی با ادیسون همکاری نمود. ادیسون همواره با جریان برق مستقیم کار می کرد ولی تسلا کارکردن با جریان برق متناوب و دارای ولتاژ زیاد را عملی ساخت.

رابطهٔ او با ادیسون به علت استبداد رأی ادیسون خیلی زود به هم خورد. تسلا از این که جریان برق متناوب برای اولین بار در صندلی الکتریکی برای اعدام کردن مورد استفاده قرار گرفت شدیداً ناراحت بود. او هم چنین طراح تولید نیروی برق در آبشار نیاگارا بود.

به پاس خدمات او یکای شدت میدان مغناطیسی در SI را با تسلا نشان می دهند.

6- جوزف هنری   Joseph Henrye

1887 - 1798 

هانری در شهر آلبانی در ایالت نیویورک به دنیا آمد. او در خانوادهٔ فقیری می زیست و از جوانی ناگزیر به کار کردن بود. در نتیجه تحصیلات خود را با وقفه و نامرتب ادامه داد. از سیزده سالگی شاگرد ساعت سازی شد ولی شبانه به تحصیل نیز روی آورد و با کوشش بسیار توانست در یکی از مدارس روستایی به شغل معلمی بپردازد. ضمن این که به تحصیل طب و مهندسی نیز علاقه مند بود و سرانجام به سمت استاد ریاضیات و فیزیک انتخاب گردید.

او از سال 1868 تا پایان عمر ریاست آکادمی ملی علوم را عهده دار بود. او در خصوص الکترومغناطیس تجربیات زیادی کسب کرد. از جمله او با پیچیدن سیم های ظریف و عایق بندی شده به دور هسته های آهنی مغناطیس های الکتریکی پر قدرتی را به وجود آورد. سپس به کشف پدیدهٔ خودالقایی نائل آمد. او هم چنین یک موتور الکتریکی ساخت که بعداً در تلگراف بسیار مورداستفاده قرار گرفت.

یکای ضریب خودالقایی به احترام او هانری نامیده می شود.

7-  مایکل فارادی   Michael Faraday

1867 - 1791 

فارادی، فیزیک دان و شیمیدان انگلیسی، شاگرد یک صحاف بود و به علوم علاقهٔ زیادی داشت. او در کلاس های درس همفری دیوی، شیمی دان معروف آن زمان، حضور می یافت و با یادداشت هایی که آماده می کرد، چنان بر دیوی تأثیر گذاشت که از سوی استاد به عنوان دست یار در آزمایشگاه سلطنتی منصوب شد. سرانجام فارادی جانشین دیوی در مدیریت آزمایشگاه سلطنتی شد. اولین پژوهش های فارادی در شیمی بود. اما کمی بعد به الکتریسیته و مغناطیس روی آورد و کمک زیادی به پیش برد آن علوم کرد.

او با انجام آزمایش های منظم توانست پدیدهٔ القای الکترومغناطیسی را کشف کند. با این که فارادی در اصل یک آزمایشگر بود ولی با معرفی مفهوم میدان و تشخیص این که میدان های الکتریکی و مغناطیسی را می توان توسط این خطوط نشان داد، کمک های زیادی به درک بهتر مفهوم میدان کرد.

به پاس خدمات او یکای ظرفیت خازن را در سیستم بین المللی SI با فاراد (F) نشان می دهند.

8- هانریش فردریش امیل لنز  Heinrich Friedrich Emil Lenz

1865 - 1804

هنریچ لنز در سال 1804 در شهر تارکو روسیه به دنیا آمد. او استاد دانشگاه سن پترزبورگ بود که پس از فارادی آزمایشات بسیاری را انجام داد. قانون الکترومغناطیسی که قطبیت ولتاژ دو سر یک سیم پیچ که به واسطهٔ تغییر جریان به وجود می آید، به افتخار او تحت عنوان قانون لنز نامیده شده است.

از دوران اولیهٔ زندگی او اطلاعات کمی در دست است، اما تصور می شود که او در ابتدا برای کشیش شدن مطالعه می کرده است

جواب کارکلاسی صفحه 29 کتاب کاروفناوری پایه نهم پودمان سازوکارهای حرکتی

سوال: در گروه خود، ساز و کار حرکتی گیرهٔ رومیزی یا گیرهٔ دستی کارگاه را بررسی و اجزای آن ها را فهرست کنید و مشخص کنید که جزء کدام دسته از ساز و کارهای حرکتیمی باشد.

در شکل زیر تصاویری از چند نمونه گیره آورده شده است.

جواب : در این نوع گیره ها با دوران یک دسته پیچ استوانه ای در داخل مهره چرخیده و فک ها به جلو و عقب می رود. پس نوع سازوکار در این گیره ها از نوع پیچ حرکتی است در تصویر زیر می توانید اجزای مختلف یک گیره کارگاهی را ببینید

مثالی از یک الگوریتم و رسم فلوچارت آن

سوال :

فلوچارتی ترسیم کنید که یک عدد را دریافت نماید سپس منفی و مثبت بودن یا صفر بودن آن را مشخص و نتیجه را چاپ نماید.

سوال : دلیل استفاده از ساز و کار حرکتی چرخ و تسمه را در پروژهٔ ساخت جرثقیل مورد بررسی قرار دهید. روش های دیگری برای این کار پیدا کنید و آن ها را در کلاس ارائه دهید.

جواب : به دلایل زیر از از ساز و کار حرکتی چرخ و تسمه در این جرثقیل استفاده شده است.

1- سادگی و کم هزینه بودن چرخ و تسمه و ساخت آن با وسایل ساده و دور ریختنی

2- بی صدا بودن و روانی حرکت

3- دلیل اصلی - به علت سرعت بالا و زیاد موتور الکتریکی لازم است این سرعت به نسبت زیادی کم شود تا بتوان از این سرعت کم در جرثقیل استفاده کرد به همین دلیل با بستن یک پولی کوچک به سر موتور الکتریکی و انتقال حرکت تند پولی با تسمه به یک پولی خیلی بزرگ می توان سرعت کم و مناسبی را با کم ترین هزینه به دست آورد

4- قابل انعطاف بودن و سهولت تنظیم مکانیزم

اما برای این کار می توان از روش های دیگری نیز استفاده کرد مانند:

استفاده از گیربکس چرخ دنده و سازوکار چرخ و زنجیر

استفاده از روش های ذکر شده سرعت کم به همراه قدرت خیلی زیادی ایجاد خواهد کرد.

قسمت‌های تشکیل دهنده این دستگاه چوبی عبارت بودند از:

یک تکیه گاه افقی

دو تکیه گاه عمودی

یک بازوی گردان

استفاده از نمونه‌های اولیه جرثقیل در سایر ملل نیز شایع بوده‌است. به عنوان مثال شواهد باستان شناسان بیانگر این مطلب است که شش قرن پیش از میلاد مسیح یونانیان از وسایلی چوبی برای حمل وسایل سنگین استفاده می‌کردند. رومی‌ها نیز در ساختار جراثقال یونانی‌ها تغییراتی ایجاد نموداند و از آن در ساخت و ساز استفاده می‌کردند. جرثقیلهایی که رومیان از آن استفاده می‌کردند به ترِدویل ‏ معروف است.

در قرن شانزدهم میلادی برای افزایش طول باربرداری جرثقیل، قسمت بازوی متحرک به قسمت بالابرنده یا بازوی اصلی اضافه شد. با انقلاب صنعتی استفاده از جرثقیل‌ها برای حمل بار در بنادر رونق گرفت. در سال ۱۸۳۸ ویلیام آرمسترانگ کارخانه دار و تاجر انگلیسی جرثقیلی ساخت که با قدرت آب کار می‌کرد. یکی از جرثقیل‌های او توسط نیروی دریایی ایتالیا در سال ۱۸۸۳ مورد استفاده قرار گرفت. این دستگاه تا اواسط دهه ۱۹۵۰ برای فعالیت‌های گوناگون استفاده می‌شد و هنوز با گذشت چندین دهه در شهر ونیز ایستاده‌است