By alaa2 
ما هي أنواع استخدام البكرات المتحركة في الفيزياء، البكرة هي من الأدوات التي يتم استخدامها لتحريك ورفع الأثقال، ففي القدم كان يعتمد الإنسان على قوته العضلية لرفع الأجسام الثقيلة من مكان إلى آخر، وعلى مر العصور ومع التطور اكتشف الإنسان آلات بسيطة تساعده في رفع الأثقال.
ومن ضمن هذه الآلات البكرات والروافع، فالبكرات هي من الآلات البسيطة وسهلة الاستخدام وتتكون فقط من عجله ومحور وحبل يتم لفه حول الدولاب، وقد سهلت البكرات على الإنسان القيام بالكثير من المهمات خلال وقت قصير.
تعريف البكرة
البكرة هي آلة ميكانيكية بسيطة تستخدم لرفع الأجسام الثقيلة، وتتكون البكرة من عجلة مجوفة وحيل مرن لرفع الأشياء بواسطته، ويختلف حجم الحبل والعجلة حسب القوة المراد رفعها، ويعود الفضل لاختراع هذه الآلة البسيطة والمهمة إلى العالم أرخميدس.
فقد استخدمت البكرات آنذاك لسحب سفينة محملة بعدد كبير من الركاب، فهذه الآلة مكنت الكثير من الأشخاص من رفع أوزان ثقيلة خلال وقت قصير، وقد وفرت الوقت والجهد لديهم، ويمكن تغيير اتجاه الحبل حسب قوة الشد.
ويذكر بأنه قد تم استخدام البكرات لأول مرة في بلاد ما بين الرافدين ففي ذلك الوقت استخدمت لرفع المياه، وقام المخترع أرخميدس بتحسين نظام البكرة وتم اكتشاف أنواع بكرات متنوعة.
شاهد أيضا: ماهي معوقات التفكير العلمي بوضوح هام pdf
أجزاء البكرة
تتكون آلة البكرة من أربعة أجزاء أساسية، وفيما يلي سوف نوضح لكم الأجزاء الرئيسية للبكرة:
- الوجه: يضم الوجه محيط البكرة و الجزء الأوسط البارز منه يسمى بالتاج.
- الأذرع: يتم ربط الأذرع بمحور ووجه البكرة ويتم تحديد عدد الأذرع بناء على قطر البكرة واستخداماتها.
- المحور: تحتوي البكرة على جزء مركزي وهذا الجزء يضم تجويف للعمود ويسمى بالمحور، وهناك ثلاثة أنواع منه وهم :المحور المشقوق، المحور المنفصل، المحور الصلب.
- التجويف: هو الثقب الذي يكون متواجد في محور البكرة.
أنواع البكرات في الفيزياء
هناك أنواع عديدة من البكرات، ولكن تختلف أنواع البكرات حسب الغرض منها وحسب تصميمها، وفيما يلي سوف نرفق لكم أنواع البكرة الأساسية:
البكرة الثابتة
البكرة الثابتة هي من أهم وأبسط أنواع البكرات فهي تتكون من كرة ذات محور ثابت وغير متحرك، بحيث يكون الثقل معلقا في طرف واحد وتكون العجلة مثبتة، وفي الغالب يتم توصيل البكرات الثابتة بجسم ثابت وبذلك يكون مركز البكرة ومحورها في مكان ثابت، ومن الأمثلة عليها: بكرة إنزال دلو الماء للبئر، وبكرة عمود العلم.
البكرة المتحركة
هي البكرة التي يمكن تحريكها أثناء القيام برفع الأجسام الثقيلة، ولكن لا يمكن تغيير اتجاه القوة التي تؤثر على الحبل، فهذه البكرة تزيد من مقدار القوة ويكون محورها متحرك ومن الأمثلة عليها: بكرة رافعات البناء.
البكرة المركبة
يتكون هذا النوع من بكرتان واحدة ثابتة وأخرى متحركة، ويرتبطان مع بعضهما البعض لتغيير اتجاه القوة ومقدار الحمل يكون أخف، و يتم تصميم حجم العجلة وطول الحبل المرن بشكل مناسب لتقليل الجهد المبذول، ومن الأمثلة عليها: معدات الرياضة التي تستخدم لتمارين الصدر ومنها آلة السحب لأسفل.
البكرة المخروطية
يتكون هذا النوع من بكرات عديدة وتكون تكلفه هذه البكرات قليلة ومحيطها كبير، حيث تتخذ هذه البكرات الشكل المخروطي وتعمل بشكل ميكانيكي وبسرعة كبيرة، ومن الأمثلة عليها: المحرك الكهربائي.
شاهد أيضا: أهم مساهمات هبة الله بن ملكا البغدادي في الفيزياء
الفرق بين البكرة الثابتة والمتحركة
هناك فرق كبير بين البكرة الثابتة والمتحركة من حيث آية عملهما، فالبكرة الثابتة تضم محور دوران ثابت ولا يمكن تغييره حتى مع حركة الأثقال أما البكرة المتحركة فمحور دورانها غير ثابت وبذلك يمكن تغيير حركة الحمل وتكون القوة الميكانيكية للبكرة المتحركة أفضل وأقوى من الثابتة.
وينصح باستخدام البكرة المتحركة لحمل الأشياء الثقيلة جدا، وحين رفع أجسام ثقيلة يمكن استخدام كلا الأنواع ولكن يكون مقدار الجهد المطلوب لرفع الأشياء مختلف بين البكرتان.
استخدامات البكرات
تستخدم البكرات بشكل عام لرفع الأجسام والأوزان الثقيلة عن الأرض، وكذلك يمكن استغلالها لتادية الكثير من المهام والأعمال في مختلف المجالات، فهي تستخدم في السفن والمستشفيات والفنادق والطائرات وفيما يلي سوف نذكر لكم استخدامات البكرات:
- يتم استخدام البكرات لرفع البضائع الثقيلة إلى طوابق مرتفعة وكذلك تستخدم لرفع مواد البناء وتثبيتها.
- تستخدم البكرات في مجال التسلق فهي تساعد المتسلقين على تسلق الصخور والجبال لمسافات مرتفعة.
- يهتم الكثير من الصيادين باستخدام البكرات لرفع وإنزال الأشرعة الخاصة بالمراكب.
- يتم استخدام البكرات في حبل الغسيل لسحب الغسيل بالاتجاهين.
- تستخدم البكرات بشكل كبير لسحب الماء من الآبار ورفع الأعلام.
- يتم استخدام البكرات لسحب ستائر المنزل والمسرح.
- تستخدم البكرات في مختلف الآلات الخاصة برفع الأثقال.
شاهد أيضا: أبرز المعلومات عن السحابة الالكترونية
فوائد وأضرار البكرات
البكرات هي من الآلات الهامة جدا بالنسبة للكثير من الأشخاص الذين يعملون في مجال البناء ومجال الصناعة، فهي تساهم في رفع الأثقال بكل سهولة، ولها فوائد عظيمة وفيما يلي سوف نذكر لكم فوائد وسلبيات البكرات:
فوائد البكرات
- البكرات من أهم وأبسط الأدوات التي تستخدم لرفع الأوزان الثقيلة ويمكن من خلالها تحريك الأوزان باليد وبكل سهولة.
- تساعد البكرات على تغيير اتجاه وقوة الأحمال.
- تستخدم البكرات لتغيير اتجاهات القوة المؤثرة بشكل طبيعي.
- البكرات لا تقوم بتخزين طاقة خلال أداء العمل.
- توفر البكرة دعم كبير لأي تطبيق خلال استخدامه.
عيوب البكرات
- إمكانية فقدان البكرة طاقتها.
- لا يمكن أن تعمل البكرة في حال وجود احتكاك وذلك قد يؤدي إلى انزلاقها.
- من الممكن أن يحدث تشققات في السلسلة أو الحبل الخاص بالبكرة مع التشغيل المستمر لها.
- تأخذ البكرة زيادة في مسافة الرفع حينما تقوم برفع الأشياء وهذا يتطلب وقت كبير للوصول.
ذكرنا خلال السطور ما هي أنواع واستخدامات البكرات المتحركة في الفيزياء، فالبكرات هي من اهم واكثر الآلات الميكانيكية استخداما لرفع الأشياء، فقد ساهمت هذه الالة في توفير وقت وجهد الكثير من العمال في عملية سحب ورفع الاوزان.