Hihnapyörä on laite, joka on suunniteltu nostamaan erittäin raskaita esineitä. Tämä yksinkertainen kone perustuu Arkhimedes-periaatteeseen, jonka mukaan kappaletta on mahdollista liikuttaa tukipisteestä.
Hihnapyörä ei ole muuta kuin uritettu pyörä, joka pyörii akselin ympäri. Nostettavaan kuormaan liittyvän kanavan läpi kulkee köysi, kun taas köyden toiseen päähän kohdistuu tietty voima.
Ensimmäiset hihnapyörät suunnitteli tarkalleen Arkhimedes kolmannella vuosisadalla eKr. C siviili- ja sotilastekniikan työn helpottamiseksi.
Kuinka yksinkertainen hihnapyörä toimii
Yksinkertaisessa hihnapyörässä on pyörä, jonka kehällä on ura ja mainittu pyörä pyörii keskiakselin ympäri. Tämä hihnapyörä mahdollistaa käytetyn voiman suunnan ja suunnan muuttamisen ja kuorman kulkema matka on yhtä suuri kuin kerätyn köyden pituus. Tämän tyyppinen hihnapyörä muodostaa vivun, jolla on sama varsi, koska ensimmäinen yritys vetää köyttä osuu yhteen kuorman painon kanssa. Tällä tavalla on mahdollista nostaa painoja mukavasti, pienellä vaivalla ja liikuttamalla esinettä tietylle korkeudelle.
Muun tyyppiset hihnapyörät
Kun käytetään kahta hihnapyörää, sitä kutsutaan liikkuvaksi hihnapyöräksi. Tällä tavalla yksi niistä on kiinteä ja toinen liikkuva. Liikkuva hihnapyörä on se, joka siirtää kuormaa köyttä vedettäessä ja siten rasitus vähenee huomattavasti, erityisesti kiinteän hihnapyörän keskellä.
Yhdistelmähihnapyöräjärjestelmiä käytetään joskus siirtämään suuria kuormia mahdollisimman pienellä vaivalla. Nämä monimutkaisemmat järjestelmät ovat yhdistelmä kiinteitä ja liikkuvia hihnapyöriä ja tunnetaan myös nostimina.
Erilaiset hihnapyöräjärjestelmät mahdollistavat voiman moninkertaistamisen ikään kuin se olisi vipu. Siten nostovoiman tai mekaanisen vahvistuksen suurennus riippuu kuormaa tukevien köysiosien lukumäärästä.
Muut Arkhimedekseen liittyvät keksinnöt
Hihnapyöräjärjestelmän lisäksi Arkhimedes kehitti menetelmän epäsäännöllisen rakenteen tai muodon omaavan esineen tilavuuden laskemiseksi sekä kuuluisan Arkhimedeen periaatteen.
Nämä teoreettiset edistysaskeleet mahdollistivat koko joukon keksintöjä ja vempaimia, joista oli suurta käytännön hyötyä, kuten arkhimedoksen ruuvi insinöörityössä, katapultti sodan aseena ja eräänlainen nosturi (Arkhimedeen kynsi), joka oli tarkoitettu upottamaan vihollisen laivoja. Nämä ja muut koneet olivat ratkaisevia maa- ja vesirakentamisen kehittämisen ja myös sodan kannalta.
Kuvat: iStock - Jon Faulknor / LunaMarina
