ZŠ VNB III / 12 - Archimédův šroub

Lekce III / 12 - Archimédův šroub

Cíl lekce:

Žáci se seznámí s pojmem jednoduchý stroj, dozví se, jaké základní druhy jednoduchých strojů známe a prakticky si zkusí sestavit Archimédův šroub.

Zeptejte se Vašich dětí:

Jaké znáte jednoduché stroje, které nám mohou ulehčit práci?
Kde se můžete běžně setkat se šroubem?
Kde se můžete v běžném životě setkat s nakloněnou rovinou?
K čemu slouží jednoduché stroje?
Proč voda stoupá v Archimédově šroubu nahoru?
Je výhodnější posouvat předmět po nakloněné rovině, nebo ho zvednout do stejné výšky?

Jednoduché stroje

Jednoduché stroje jsou využívány k usnadnění práce. Jejich základním principem je působení menší silou po delší dráze. Nutnost delší dráhy způsobuje, že celková mechanická práce, vykonaná s pomocí jednoduchého stroje, zůstane stejná (ve skutečnosti dokonce vyšší kvůli třecím silám). Proto také nelze tvrdit, že s použitím jednoduchých strojů lze ušetřit práci. Společným rysem těchto strojů je jednoduchá konstrukce a jednoduchý princip. Části ostatních mechanických strojů se skládají z jednotlivých jednoduchých strojů. Existuje šest základních jednoduchých strojů: páka, kladka, nakloněná rovina, kolo na hřídeli, klín a šroub.

Kámen na kůlech
Obrázek Transport Kamene od VNB

Přesouvání nákladu

Již ve starověku, kdy byly stavěny pyramidy, lidé přemýšleli, jak by si zjednodušili práci (zmenšili sílu, kterou musí vynaložit na přesun nákladu). Jedna z možností, jak zmenšit sílu, je využití přesouvání nákladu pomocí válců (např. kmenů stromu apod.). Tyto válce jsou postupně podkládány pod náklad a tento náklad je po nich posunován. Dochází ke snížení tření, a tím pádem i ke zmenšení síly působící na náklad.

Šroub

Hlavní součástí šroubu je závit. Šroub lze chápat jako nakloněnou rovinu navinutou na válec. Otáčením závitu dochází k posouvání šroubu, příp. k posouvání tělesa v závitu. Síla otáčející šroubem je menší než síla, která šroub posouvá. Příklady použití šroubu: lodní šroub, čerpadlo.

Archimédův šroub

Archimédův šroub je jedno z nejstarších čerpadel. Jedná se o šikmo uložený šnekový mechanizmus v korytě, nebo trubku namotanou okolo šikmo uložené hřídele. Přepravovaná kapalina (nejčastěji voda) je v kapsách tvořených závity, držena gravitací a čerpání je uskutečňováno otáčením šneku nebo hřídele. Dříve se Archimédův šroub používal hlavně k vysoušení polí pod úrovní moře (např. v Holandsku).

Princip úspory energie: vynesu stejné množství vody, jako bych ji nosil/a v kýblech nahoru sama, ale již nemusím opětovně scházet dolů (musím vynaložit o tuto cestu méně energie).

Archimédův šroub
Obrázek Archimedes screw od Ianmacm (J. B. Lippincott Company, 1875) [Public domain (PD US, PD OLD)], from Wikimedia Commons

Nakloněná rovina

Nakloněná rovina je jednoduchý stroj, jehož jedinou důležitou součástí je rovina, která je nakloněná vzhledem k vodorovnému povrchu, po níž se zvedá těleso směrem vzhůru. Nakloněná rovina ušetří sílu potřebnou ke zvednutí tělesa (břemene). Velikost potřebné síly závisí na úhlu naklonění roviny, neboli na délce a výšce nakloněné roviny. Nakloněná rovina však nezmenšuje množství práce potřebné k vykonání pohybu.

Nakloněná rovina
Obrázek Chartres, Hôtel Montescot 08 rampe PMR od Coyau [CC-BY-SA-3.0] via Wikimedia Commons

Pokud vás téma zaujalo a chcete se dozvědět více: