czy kiedykolwiek postawiłeś się w sytuacji kogoś żyjącego tysiące lat temu i zastanawiałeś się, jak ludzie żyli dawno temu bez nowoczesnych udogodnień i technologii? Jak powstawały budynki? Jak ludzie się poruszali, gdyby nie było samochodów, powozów, a nawet rowerów?
wyobraź sobie potrzebę transportu materiałów budowlanych, takich jak ciężkie płyty skalne, z kamieniołomu do miejsca, w którym znajduje się nowy budynek, mile stąd. Jak byś to zrobił bez ciężarówki z kołami lub nawet wózka tocznego? Jakoś ludzie robili to bez pomocy koła i osi przez tysiące lat!
chociaż koło i oś jest często kojarzone z bardzo wczesnymi ludźmi lub „jaskiniowcami”, zostało wynalezione stosunkowo niedawno. Był to tak złożony i wymagający wynalazek, że pojawił się znacznie później w naszych czasach na ziemi, w okresie ludzkiej historii zwanym epoką brązu.
nikt nie wie na pewno, w jaki sposób wynaleziono koło i oś, ale wiemy, że wynaleziono je w czasie, gdy ludzie zaczęli już konstruować żaglówki i odlewać stopy metali, takie jak brąz. Historycy uważają, że koło i oś pochodzi z ponad 5500 lat i prawdopodobnie po raz pierwszy został opracowany na Bliskim Wschodzie lub być może dalej na północ, w Europie Wschodniej. Jest uważana za jedną z sześciu prostych maszyn, wraz z dźwignią, kołem pasowym, nachyloną płaszczyzną, klinem i śrubą.
wyobrażasz sobie świat bez koła i osi? Wiele zadań byłoby znacznie trudniejsze, a transport z pewnością wyglądałby inaczej niż dzisiaj. Pod wieloma praktycznymi względami koło i oś sprawiają, że świat się kręci (gra słów nie jest przeznaczona!).
niektórzy mogą pomyśleć, że dziwne jest nazywanie koła i osi maszyną. Z naukowego punktu widzenia maszyna to po prostu coś, co zwiększa siłę. Innymi słowy, kiedy przyłożysz siłę do maszyny, zwiększy ona jej rozmiar i zastosuje tę większą siłę gdzie indziej.
na przykład młot jest maszyną. Pomyśl o pracy, jaką wykonuje wbijanie gwoździa w kawałek drewna. Bez młotka można by się postarać, ale gołymi rękami nie wbije się gwoździa w kawałek drewna. Za pomocą młotka możesz jednak stuknąć główkę gwoździa, aż zostanie on mocno osadzony w drewnie.
w jaki sposób koło i oś zwiększają siłę? Pomyśl o zakupach. Wypełniasz swój koszyk po brzegi i kierujesz go do pasa kasowego, a ostatecznie do samochodu. Zastanów się, ile siły trzeba by użyć, by przesunąć wózek, gdyby nie miał kół.
wyobrażasz sobie ciągnięcie go po ziemi przez sklep i do samochodu? Koła zwiększają siłę, której używasz do pchania wózka, zmniejszając tarcie i dodając dźwignię po drodze, aby umożliwić łatwe przenoszenie dużego ładunku.
koło i oś mogą również pomnożyć prędkość i odległość. Na przykład, gdy jeździsz na rowerze, przykładasz siłę do osi. Oś z kolei przenosi tę siłę na przymocowane koło, które jest znacznie większe i pozwala poruszać się dalej i szybciej niż można by po prostu przyłożyć siłę do samej osi.
inne przykłady kół i osi to gałki drzwi, śrubokręty, koła kierownicy, a nawet walce do jaj. Naukowcy nazywają ilość, o jaką koło i oś mnoży siłę swoją mechaniczną zaletą. Zaletą mechaniczną koła i osi można obliczyć dzieląc promień koła przez promień osi.
na przykład, jeśli promień koła wynosi 24 cale, a promień jego osi wynosi cztery cale, to jego zaletą mechaniczną jest 24 podzielone przez cztery lub sześć. Mechaniczna przewaga sześciu oznacza, że koło i oś mnoży siłę sześć razy lub pozwala na wykonanie zadania przy użyciu jednej szóstej siły, której w przeciwnym razie potrzebujesz.