معلومات عن اختراع البكرة
وينسب اختراع البكرة إلى العالم الكبير أرخميدس، الذي قام بتطويرها عام 287 قبل الميلاد، بغرض رفع سفينة حربية تحمل عدداً من الجنود. كما استخدم أيضًا نظام البكرة المركب لسحب السفن إلى الأرض. في وقت سابق، تم استخدام بكرات الحبال في بلاد ما بين النهرين لرفع المياه، حوالي 1500 قبل الميلاد.
كما قام العالم بنجامين فرانكلين بتصميم نظام بكرة خاص في عام 1730م، وذلك بعد إنشاء المطبعة في الطابق الثالث من مبنى جيرارد لويد في فيلادلفيا. كان فرانكلين يحاول إدخال آلة الطباعة إلى المبنى، لكنه واجه صعوبة بسبب ضيق الدرج. وفي أحد الأيام، لاحظ حركة عربة يجرها حصان، مما ألهمه لتصميم بكرة لرفع الآلة إلى الطابق الثالث. وبعد ذلك تعاون مع علماء آخرين لنشر هذا الاختراع وتطبيقه.
تعريف البكرة
البكرة عبارة عن جهاز يتكون من سلسلة أو حبل ملفوف حول عجلة بها أخدود مخصص. يتم ربط الأوزان بأحد طرفي السلسلة لرفعها إلى الأعلى. العجلة مثبتة على محور يساعد على توجيه الحركة وتغيير اتجاه الحبل. ويمكن تعريفها أيضًا على أنها أسطوانة ذات أخدود يحيط بحافتها، بينما يتحرك نظام البكرة بفضل استخدام حبل أو سلسلة أو حزام يتم دفعه داخل الأخدود.
أنواع البكرات
هناك عدة أنواع من البكرات، نلخصها فيما يلي:
- بكرة ثابتة
البكرة الثابتة لها محور ثابت وتستخدم لتغيير اتجاه القوة المؤثرة على الحبل. كما أنها تتمتع بميزة ميكانيكية تتمثل في توزيع القوة بالتساوي على جانبي البكرة.
- بكرة متحركة
تحتوي البكرة المتحركة على محور حر يمكنه التحرك في الفضاء، ويستخدم لزيادة القوة المطبقة. تتميز هذه البكرة بتثبيت أحد طرفي الحبل مما يؤدي إلى سحب الطرف الآخر مما يؤثر بقوة مضاعفة على الجسم المتصل بالبكرة.
- البكرة المركبة
تمثل البكرة المركبة تكاملا بين نظام البكرة الثابتة والمتحركة، حيث يتم تركيب أكثر من بكرة على محاور متعددة مما يزيد من المزايا الميكانيكية.
ما هي استخدامات البكرة؟
تُستخدم البكرة لرفع الأثقال وتطبيق القوة ونقل الطاقة. وله العديد من التطبيقات العملية حولنا، منها:
- وتستخدم في رافعات البناء الضخمة لرفع الأوزان الثقيلة بمحركات ذات قدرة محدودة.
- يتم استخدامه في آلات الوزن في النوادي الرياضية، وكذلك في عجلات الدراجات.
- يتم استخدامها في المصاعد الكهربائية التي تعتمد على وزن ثقيل يتأثر بقوة الجاذبية الأرضية، إلى جانب محرك كهربائي صغير لتحديد اتجاه حركة المصعد.
- تستخدم لتحريك ظلال النوافذ وساريات العلم وحبال الغسيل.
- يتم استخدامها لرفع دلاء الماء من الآبار والمنزلقات ومتسلقي الصخور والقوارب ومصائد الأسماك.
- كما أنها تستخدم في تركيب وتشغيل المركبات الفضائية والطائرات.