موتور

هر وسيله اي است که بتواند توان يا قدرت توليد نمايد. براي انجام اين کار از تبديل يک نوع انرژي به نوعي ديگر استفاده مي شود. موتورهاي احتراق داخلي، انرژي حاصل از سوخت هاي فسيلي يعني بنزين ، گازوئيل و گاز را به به انرژي مکانيکي يعني حرکت ميل لنگ تبديل مي کند. موتور برقي از تبديل انرژي برقي به مکانيکي توليد توان مي نمايد ولي خود اين برق مي توانداز يک مولد برق (ژنراتور برق) توليد گردد که توربين آن را مي گرداند.
توربين نيز ممکن است وتوسط نيرو يا انرژي جنبشي آب پشت سد به حرکت درآيد. توربين يک موتور است چون توان توليد مي نمايد. اين توان سبب گردندان مولد برق مي گردد. توربين توان خود را از تبديل انرژي جنبشي آب به انرژي مکانيکي است که مولد را به حرکت در مي آورد. مولد برق نيز يک موتور است که توان آن را از تبديل انرژي مکانيکي دريافتي حاصل مي شود و به صورت جريان برق يا انرژي برقي خروجي تجلي مي نمايد.
الکتروموتور نيز همانطور که از نام آن برمي آيد يک موتور است ولي توان آن از تبديل انرژي مکانيکي خروجي به دست مي آيد. اين موتور مي تواند يک مته را به حرکت درآورده تا قطعه ي فلزي يا چوبي را سوراخ نمايد. يک موتور به تنهايي نمي تواند کاري انجام دهد، مگر آن که توان خود را به وسيله ديگري بدهد تا آن وسيله به انجام کار نايل آيد. آن وسيله را ماشين مي ناميم.



  ماشين خود گردان :

اگر ماشين و موتور يکجا باشند، آن را ماشين خود گردان مي ناميم. به عنوان مثال تراکتور يک ماشين خود گردان است. اتومبيل را خودرو مي ناميم که مشابه همين تعريف براي تراکتور است با اين تفاوت که اتومبيل معمولاً براي رانندگي و حمل مسافر است لذا واژه خودرو براي آن مناسب مي باشد ولي تراکتور حتي در حال ايستاده نيز ممکن است پمپ هيدروليک و يا محور مي تواند (PTO) را به حرکت درآورد. به اين سبب است که تراکتور را ماشين خود گردان مي ناميم.  



  نيرو :

نيرو عامل حرکت است. آن را معمولاً با حروف (f(force نشان مي دهند. واحد آن را در سيستم بين المللي (sI) نيوتن مي نامند (N)  



  کار :

حاصل ضرب نيرو در فاصله را کارمي نامند. هر جسمي که تحت تأثير نيرو جابه جا گردد کار انجام مي دهد. کار را معمولاً با حروف (w (work، نماينده آن در سيستم sI برابر N.M (نيوتن متر) است و مقدار آن از رابطه زير محاسبه مي گردد.
L = مسافت ي شده به متر است. رابطه (1-1)

W=f.l(N.M)  



  گشتاور :

عامل به گردش درآوردن يک جسم حول يک محور دوران است. آن را معمولاً با (T (Torque نشان داده و واحد آن در سيستم sI، همانند کار نيوتن به متر است ولي براي تميز آن از کار ، آن را با qm نشان مي دهند. مقدار گشتاور يا تورک براي حاصلضرب نيروي مماست بر مسير حرکت در شعاع دوران مي باشد. منظور از شعاع دوران، فاصله نيرو از مرکز دوران مي باشد . فرمول آن :

R= شعاع دوران به متر T=f.r(qm)  

اگر کار w را براي زماني در نظر بگيريم که جسم در خط راست حرکت مي کند، گشتاور را مي توان عامل نجام کار در يک مسير منحني دانست. به عنوان مثال، آتش گردان را در نظر بگيريد.
اگر فاصله آتشدان تا بازوي شخصي 5/1 متر و وزن آتشدان و زغال را N 2/5فرض کنيم، آتشدان در يک دور گردش خود، مسافتي برابر 2πR و در اين مثال

2π×1/5 = 3π(m)2

را طي کرده است که چون در نيروي وزن آتشدان و زغال ضرب مي شود کار انجام گرفته به عبارت ديگر اگر ما در رابطه (1-1) را برابر محيط يک دايره به شعاع r يعني 2πR بگيريم.

رابطه 1-3
πT2 = πrf2 = πr2w = f.L = f
 



  توان :

سرعت انجام کار را توان گويند. توان را معمولاً به p ( Power) نماياند هر واحد sI آن وات (watt) مي باشد. يک وات برابر يک نيوتن متر بر ثانيه است. رابطه (1-4)

(N.m/s)
f.L
t

=

W
t

p =

 

به عنوان مثال اگر يک مسافت 300 متري را در طي 6 ثانيه راه پيماي نموده و نيروي لازم براي اين حرکت 140N باشد توان توليد شما

2100w

=

140×300
20

p =

و به همين سبب است که در حالت اخير ممکن است احساس خستگي کنيد. وات يک واحد نسبتاً کوچک است و لذا معمولاً از کيلو وات استفاده مي شود يک کيلو وات برابر 1000 وات است.
براي حرکت دايره وار يا منحني از رابطه 1-4 استفاده مي شود. اگر جسم N دور حول دايره بگردد، کار انجام شده برابر N Rπ2 مي شود. اگر اين تعداد کار انجام شده در ثانيه صورت گيرد، سرعت انجام کار N/t Rπ2 مي شود. N/t را معمولاً با n نشان مي دهند که تعداد دور در واحد زمان است. پس توان توليدي :

= 2πrfn(m.N/s)

2πrfN
t

p =

از سوي ديگر همانطور که در فيزيک خوانده ايد، مسافت طي شده در واحد زمان را سرعت مي نامند. سرعت v = l/t است و لذا مي توان نوشت p=f.v که اگر در واحد متر بر ثانيه و نيرو همچنان نيوتن بيان گردد، توان p در واحد وات خواهد بود. در حرکت منحني يا دايره وار، از سرعت خطي صحبت مي شود که برابر v = 2πm و v را سرعت خطي مي نامند. V معمولاً به m/s بيان مي گردد.  



  انرژي :

انرژي نيروي کار است. به عبارت ديگر لازمه انجام هرکاري مصرف انرژي مي باشد. انرژي را معمولاً به حرف (E (Energy نشان مي دهند و وااحد آن در سيستم sI ژول (j) مي باشد. يک ژول برابر يک وات بر ثانيه است. رابطه 1-4 را در r ضرب مي کنيم :

 × t = f.l

f.l
t

p.t(w.s) =

ولي fl , J=w.s برابرکار است. لذا انرژي E=p.t=f.L و همچنين E=p.t=f.l است.
توجه داشته باشيد که توان مصرفي نيست، بلکه اين انرژي است که مصرف مي شود لذا جمله (توان مصرفي) غلط است. موتور هر تراکتور يا اتومبيلي توان يا قدرت است. تا زماني که اين موتورها روشن نشوند، سوختي مصرف نشده و به تبع آن انرژي مصرف نخواهد شد، در حالي که موتورها همچنان توان خود را دارا هستند. ولي اگر موتور روشن شد و مدتي کارکرد آن گاه به اندازه توان توليدي ضرب در زمان انرژي مصرف مي شود. توان متوسط يک انسان را از اسب بخار يا 75/0 کيلو وات (يک کيلو وات برابر 34/1 اسب بخار) در نظر مي گيرند.
انرژي از سوختن مواد غذايي در سلول هاي ماهيچه توليد مي شود. با کاهش اين مواد غذايي در سلول هاي ماهيچه ، انرژي توليدي سلول ها کاهش يافته و آن گاه احساس گرسنگي مي کنيم. به طور خلاصه ، انرژي را با E نشان مي دهند و واحد آن با ژول ولي معمولاً کيلو وات ساعت بيان مي شود.
 



  فشار :

فشار را به (P (pressure نشان داده و برابر نيرويي است که بر واحد سطح وارد مي شود.

 (N/m2)

f
A

p =

در آن A = سطح به متر مربع است. از طرفي يک نيوتن بر متر مربع را يک پاسکال ناميده اند. پس واحد فشار در واحد sI ، پاسکال است پاسکال واحد نسبتاً کوچکي است و لذا معمولاً از کيلو پاسکال استفاده مي شود. (1 kpa=1000pa)
به عنوان مثال، فشار جوي بر سطح دريا برابر 100ka يا 105pa مي باشد . يک فشار جو را يک بار يا يک اتمسفر نيز مي نامند . بنابر اين 1 بار برابر 100 kpa است.
 

 

ماشينهاي كشاورزي ـ دکتر منصور بهروزي لار