§ 33. Колесо й вісь

Уяви, що ти їдеш вулицею на велосипеді. І раптом його колеса стають квадратними! Що тоді станеться? Чи можливий рух на колесах квадратної форми?

Колесо й вісь — це простий механізм. Він складається з двох круглих об’єктів — більшого диска й меншого циліндра. Ці деталі з’єднані в центрі. Диск більшого розміру називається колесом. Циліндричний об’єкт або стержень меншого розміру — це вісь. Іноді до обох кінців осі можуть бути прикріплені два колеса.

Під час руху коліс відбувається перенесення тертя на вісь. Коли ти штовхаєш ящик по землі, виникає сильне тертя між нижньою частиною ящика і землею внизу (мал. 113).

Мал. 113. Виникнення тертя під час руху

Переміщати вантаж за допомогою візка на колесах набагато простіше, ніж тягнути його по землі. Адже колеса зменшують тертя і працюють як важіль.

Замість того, щоб просто ковзати по землі, колеса кріпляться й обертаються навколо міцних стержнів. Стержні називаються осями. Тобто необхідно подолати єдине тертя. Воно виникає у точці, де зустрічаються колесо й вісь. А саме між гладкою внутрішньою поверхнею коліс і настільки ж гладкою зовнішньою поверхнею осей, навколо яких вони обертаються. Важливе слово тут — гладкий. Колеса можуть плавно ковзати навколо своїх осей. Іноді колеса й осі розділені кульковими підшипниками. Підшипники — це маленькі сферичні кульки з твердого металу. Їх часто змащують мастилом. Підшипники допомагають знизити тертя між двома поверхнями, рухаючись у просторі між ними. Тому візок на колесах полегшує переміщення вантажів (мал. 114).

Колеса працюють як важелі. Візок з великими колесами легше штовхати. Адже велике колесо повертається на більшу відстань, ніж його маленька вісь. Прикладена до осі сила залишається однаковою. Проте обертати колеса навколо їхніх осей стає легше. Отже, відстань можна подолати швидше. Так само довгий гайковий ключ полегшує розкручування гайки (мал. 115).

Що більше колесо, то кращий ефект. Це тому, що радіус колеса працює як важіль. Що більше колесо, то довший важіль і легше обертається колесо.

Колеса й осі є майже всюди. Вони — життєво важливі частини багатьох складних машин. Автомобілі рухаються на колесах й осях, використовують колеса для управління. Колеса з зубцями, тобто шестерні, утворюють багато частин автомобільних двигунів та інших типів машин. Турбіни, водяні колеса, вітряки не могли існувати без коліс та осей. Навіть створення глиняного посуду залежить від обертання колеса й осі. У шківних системах використовують кілька з’єднаних коліс та осей (мал. 116).

Мал. 114. Зникнення тертя між колесами й дорогою

Мал. 115. Колесо працює як важіль

Мал. 116. Приклади використання коліс

Висновки

Колесо й вісь — це пристрій, який дозволяє легко переміщувати важкі предмети шляхом обертання на осі через її центр. Під час руху коліс на осі зменшується тертя об підлогу й підвищується сила за принципом важеля. Що більший радіус колеса, то менше зусиль потрібно для його руху і легше збільшити швидкість руху.

Конспект учня

Колесо й вісь — це простий механізм. Він складається з двох круглих об’єктів — більшого диска й меншого циліндра. Ці деталі з’єднані в центрі. Диск більшого розміру називається колесом. Циліндричний об’єкт або стержень меншого розміру — це вісь.

Запитання і завдання

1. Що таке колесо?
2. Для чого використовують колеса й осі?
3. Як вони нам допомагають?
4. Що таке вісь колеса? Як приєднане колесо до осі?
5. Що допомагає збільшити швидкість руху колеса?
6. У яких приладах і машинах використовують колеса та осі? Наведи приклади.

Цікаві факти

Найстаріше колесо було виявлено на території Месопотамії. Його під час розкопок знайшли археологи. Вважається, що йому більше як 5 тисяч років! Однак його використовували не для транспортування. Імовірно, це був гончарний круг (мал. 117).

Мал. 117. Від перших до сучасних коліс

Зміст