Oletko koskaan asettunut tuhansia vuosia sitten eläneen ihmisen asemaan ja ihmetellyt, miten ihmiset elivät kauan sitten ilman nykyajan mukavuuksia ja teknologiaa? Miten rakennukset on rakennettu? Miten ihmiset liikkuivat, jos ei ollut autoja, vaunuja tai edes polkupyöriä?
Kuvittele, että sinun tarvitsee kuljettaa rakennusmateriaaleja, kuten painavia kivilaattoja, kivilouhokselta kilometrien päässä sijaitsevalle uudelle rakennuksellesi. Miten se onnistuisi ilman pyörällistä kuorma-autoa tai edes rullaavaa kärryä? Jotenkin ihmiset tekivät niin ilman pyörän ja akselin apua tuhansia vuosia!
vaikka pyörä ja akseli yhdistetään usein hyvin varhaisiin ihmisiin tai ”luolamiehiin”, se keksittiin suhteellisen hiljattain. Se oli niin monimutkainen ja haastava keksintö, että se tuli paljon myöhemmin meidän aikanamme täällä maan päällä, ihmiskunnan historian aikana, jota kutsutaan pronssikaudeksi.
kukaan ei tiedä varmasti, miten pyörä ja akseli keksittiin, mutta tiedämme, että se keksittiin aikana, jolloin ihmiset olivat jo alkaneet rakentaa purjeveneitä ja valaa metalliseoksia kuten pronssia. Historioitsijat uskovat, että pyörä ja Akseli ovat peräisin yli 5 500 vuoden takaa ja että se kehitettiin todennäköisesti ensin Lähi-idässä tai mahdollisesti pohjoisempana, Itä-Euroopassa. Sitä pidetään yhtenä kuudesta yksinkertaisesta koneesta vivun, väkipyörän, kaltevan tason, kiilan ja ruuvin ohella.
voitko kuvitella maailmaa ilman pyörää ja akselia? Monet työt olisivat paljon vaikeampia ja kuljetukset näyttäisivät varmasti paljon erilaisilta kuin nykyään. Monella käytännöllisellä tavalla pyörä ja akseli saa maailman kiertämään (no pun intended!).
jotkut saattavat pitää outona kutsua pyörää ja akselia koneeksi. Tieteellisessä mielessä kone on kuitenkin yksinkertaisesti sellainen, joka tekee voimasta suuremman. Toisin sanoen, kun kohdistat voiman koneeseen, se kasvattaa voiman kokoa ja soveltaa sitä suurempaa voimaa jonnekin muualle.
esimerkiksi vasara on kone. Ajattele, millaista työtä se tekee työntäessään naulaa puunpalaan. Voisit yrittää niin kovasti kuin voisit ilman vasaraa, mutta et pystyisi työntämään naulaa puunkappaleeseen paljain käsin. Vasaralla naulan päätä voi kuitenkin napauttaa, kunnes se on tukevasti puun sisällä.
Joten miten pyörä ja akseli tekevät voiman isommaksi? Ajattele ruokakauppaa. Täytät kärrysi ääriään myöten ja pyörität sen kassakaistalle ja lopulta autollesi. Mieti nyt, kuinka paljon voimaa sinun pitäisi käyttää rattaiden siirtämiseen, jos siinä ei olisi pyöriä.
Voitteko kuvitella raahaavanne sitä maata pitkin kaupan läpi autollenne? Pyörät moninkertaistavat voiman, jota käytät kärryn työntämiseen, vähentäen kitkaa ja lisäämällä vipuvoimaa matkan varrella, jotta voit siirtää raskasta kuormaa melko helposti.
pyörä ja akseli voivat myös kertoa nopeuden ja matkan. Esimerkiksi pyörällä ajettaessa akseliin kohdistetaan voimaa. Akseli puolestaan siirtää tuon voiman kiinnitettyyn pyörään, joka on paljon suurempi ja jonka avulla voit liikkua kauemmas ja nopeammin kuin pystyt pelkästään kohdistamalla voimaa akseliin.
muita esimerkkejä pyörästä ja akselista ovat ovennupit, Ruuvimeisselit, ohjauspyörät ja jopa munaveitset. Tiedemiehet sanovat määrää, jolla pyörä ja akseli moninkertaistavat voiman, sen mekaaniseksi eduksi. Pyörän ja akselin mekaaninen etu voidaan laskea jakamalla pyörän säde akselin säteellä.
esimerkiksi jos pyörän säde on 24 tuumaa ja akselin säde neljä tuumaa, sen mekaaninen etu on 24 jaettuna neljällä eli kuudella. Mekaaninen etu kuusi tarkoittaa pyörän ja akselin moninkertaistaa voima kuusi kertaa tai voit suorittaa tehtävän käyttämällä kuudesosa voimaa olisit muuten tarvitse.