250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 20)

Bánh răng

50

Hero (hay Heron) xứ Alexandria (khoảng 10 – khoảng 70 sCN)

Các bánh răng quay tròn, cùng với răng cưa xen kẽ của chúng, giữ một vai trò thiết yếu trong lịch sử công nghệ. Cơ cấu bánh răng không những quan trọng cho việc tăng moment lực tác dụng, mà còn hữu ích cho việc thay đổi tốc độ và hướng của lực. Một trong những chiếc máy cổ xưa nhất là một bánh xe thợ gốm, và các bánh răng nguyên thủy đi cùng với những loại bánh xe này có lẽ đã tồn tại trong hàng nghìn năm. Vào thế kỉ thứ tư tCN, Aristotle đã viết về các bánh xe sử dụng lực ma sát giữa các bề mặt trơn nhẵn để truyền chuyển động. Được chế tạo vào khoảng năm 125 tCN, Cơ cấu Antikythera sử dụng các bánh xe răng cưa để tính toán vị trí thiên thể. Một trong những tài liệu được ghi chép xưa nhất về bánh xe răng cưa là của Hero xứ Alexandria, khoảng năm 50 sCN. Theo thời gian, các bánh răng từng giữ vai trò thiết yếu trong các cối xay, đồng hồ, xe đạp, ô tô, máy giặt, và máy khoan. Vì chúng hữu ích như thế trong việc khuếch đại lực, nên các kĩ sư ngày xưa đã dùng chúng để nâng các tải xây dựng nặng. Tính chất làm thay đổi tốc độ của hệ thống bánh răng được đưa vào sử dụng khi các máy dệt cổ xưa được vận hành bởi chuyển động của ngựa hoặc nước. Tốc độ quay của các bộ cấp động lực này thường không hiệu quả, nên người ta dùng một bộ bánh răng bằng gỗ để làm tăng tốc độ sản xuất dệt.

Khi hai bánh răng ăn khớp với nhau, tỉ số tốc độ quay s₁/s₂ đơn giản là nghịch đảo tỉ số của số răng cưa n trên hai bánh răng: s₁/s₂ = n₂/n₁. Như vậy, một bánh răng nhỏ sẽ quay nhanh hơn bánh răng lớn khớp với nó. Tỉ số moment quay có một liên hệ ngược lại. Bánh răng lớn chịu moment quay lớn hơn, và moment quay lớn hơn nghĩa là vận tốc nhỏ hơn. Điều này có ích, chẳng hạn, đối với các chìa vít điện, trong đó động cơ có thể tạo ra một lượng moment quay ở tốc độ cao, nhưng chúng ta muốn có một tốc độ cấp ra ngoài thấp với moment quay tăng lên.

Trong số những bánh răng đơn giản nhất là bánh răng trụ tròn, với răng của chúng được cắt thẳng. Ở bánh răng xoắn ốc thì các răng được bố trí nghiêng góc để có ưu điểm quay mượt hơn và êm hơn và thường có moment quay lớn hơn.

Bánh răng giữ vai trò quan trọng trong lịch sử. Cơ cấu bánh răng có thể làm tăng lực hay moment lực tác dụng và còn hữu ích trong việc làm thay đổi tốc độ và hướng của lực.

XEM THÊM. Ròng rọc (230 tCN), Cơ cấu Antikythera (125 tCN), Động cơ phản lực của Hero (50).

250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí | Clifford A. Pickover
Bản dịch của Thuvienvatly.com
<< Phần trước | Phần tiếp theo >>

Bài trước | Bài kế tiếp