ماشین: تبدیل‌کنندهٔ انرژی به کار

به عبارتی، هر سامانهٔ فیزیکی با ساختار سامان مند و ویژگی های عملیاتی را ماشین گویند. ماشین‌ها از سرچشمه‌های انرژی حرکتی و شیمیایی، مکانیکی، هسته‌ای، گرمایی و الکتریکی تغذیه می‌کنند و انرژی دریافتی را صرف انجام فرایند از پیش تعیین‌شده برای دستیابی به هدف معین مشخص می‌کنند. گستره ماشین‌ها بسیار گسترده‌است و از یک پیچ تا یک هواپیما را دربرمی‌گیرد. ماشین مجموعه‌ای از اجزاء و سازوکارها است که انرژی را منتقل می‌کنند. ماشین (یا دستگاه مکانیکی) یک سازه مکانیکی است که از قدرت برای اعمال نیروها و کنترل حرکت برای انجام یک عمل در نظر گرفته شده استفاده می‌کند. ماشین آلات را می‌توان توسط حیوانات و مردم، توسط نیروهای طبیعی مانند باد و آب و انرژی شیمیایی، حرارتی یا الکتریکی هدایت کرد و دربرگیرندهٔ سامانه مکانیسم‌هایی است که ورودی محرک را برای دستیابی به کاربرد خاص نیروهای خروجی و حرکت شکل می‌دهد. آنها همچنین می‌توانند شامل: رایانه‌ها و حسگرهایی باشند که عملکرد را کنترل می‌کنند و حرکت را برنامه‌ریزی می‌کنند، که اغلب سامانه‌های مکانیکی نامیده می‌شوند.

فیلسوفان طبیعی رنسانس شش دستگاه ساده را که دستگاه‌های ابتدایی بودند که بار را به حرکت درمی‌آورند، شناسایی کردند و نسبت نیروی خروجی به نیروی ورودی را محاسبه کردند، که امروزه به عنوان مزیت مکانیکی شناخته می‌شود.

ماشین‌های نوین سیستم‌های پیچیده‌ای هستند که از عناصر ساختاری، مکانیسم‌ها و اجزای کنترلی تشکیل شده‌اند و واسطه‌هایی برای استفاده راحت دارند. نمونه‌ها دربردارنده دامنه گسترده‌ای از وسایل ترابری مانند اتومبیل، قایق و هواپیما، لوازم خانگی و محل کار، از جمله رایانه‌ها، سامانه‌های انتقال هوا و دست زدن به آب و همچنین ماشین آلات مزرعه، ابزار و بود.

ماشین‌ها به دو گروه اصلی ماشین‌های ساده و ماشین‌های پیچیده تقسیم می‌شوند. سطح شیب‌دار، چرخ و محور، اهرم، قرقره، گوه و پیچ در دستهٔ ماشین‌های ساده قرار می‌گیرند. سایر ماشین‌ها، همگی پیچیده‌اند. ماشین‌های پیچیده از کنار هم قرار گرفتن مجموعه‌ای از ماشین‌های ساده به وجود می‌آیند.

 

ماشین‌های ساده

ارشمیدس در حدود قرن سوم پیش از میلاد، برای نخستین بار ایدهٔ ماشین ساده را مطرح نمود. او در کتاب خود سه ماشین سادهٔ اهرم، قرقره و پیچ را معرفی کرده‌است. ارشمیدس با بررسی اهرم، اصل مزیت مکانیکی را کشف کرد.

انقلاب صنعتی

با شکوفایی ماشین‌های نوین و پیشرفته در قرن هجدهم زندگی انسان‌ها دگرگون شد. با اختراع ماشین‌های جدید در این دوران ظرفیت تولید کارخانه‌ها و همچنین ترابری افزایش چشم‌گیری داشت. از اختراع ماشین ریسندگی و ماشین نساجی به عنوان نقطهٔ آغاز انقلاب صنعتی و از اختراع ماشین بخار با عنوان نقطهٔ عطف انقلاب صنعتی یاد می‌شود.

• عصر ماشین