כח המינוף של הגלגלת

הגלגלת הינה כלי באמצעותו ניתן לשנות כיוון משיכה של גוף או להפחית את כמות הכוח שצריך להשקיע במשיכתו. הגלגלת תוארה לראשונה בידי ארכימדס לפני כ-2250 שנה, והינה למעשה גלגל עם מסילה דרכה עובר חבל או כבל. ככל שנוסיף יותר גלגלות למערכת, הכח שנצטרך להשקיע במשיכה יקטן. הסרטון שלפנינו מסביר על הגלגלת ועל מספר יישומים בהם נעשה בה שימוש. הסרטון הינו באנגלית, על כן הוספנו תרגום והסברים בהמשך העמוד.
 

This video was produced by Dr. Dan Izzo

גלגלת הינה גלגל אשר באמצעותו מפעילים כח על גוף באמצעות חבל, רצועה או כבל. גלגלת משמשת לשינוי כיוון כח במגוון דרכים, וגם להפחית את כמות הכח הדרוש למשיכת גוף. במערכת עם גלגלת יחידה, אין הבדל בין הכח המופעל על החבל לכח הפועל על הגוף, כלומר הכח המופעל על החבל (משיכה) חייב להיות שווה למשקל הגוף. דוגמא לשימוש במערכת כזו היא המעלית. כבל המחובר למעלית, עובר דרך גלגלת ומתחבר למשקולת במשקל זהה לזה של המעלית, כך שהמשקולת מאזנת את המעלית. במערכת של שתי גלגלות, כמות הכח המושקע יורדת פי שתיים. הכח מוכפל, אך העצם נע רק כמחצית הדרך. דוגמא נפוצה לשימוש במערכת בעלת מספר גלגלות, היא מערכת להרמת מפרש.

על מנת שמערכת תהיה מוגדרת כמערכת של שתי גלגלות, כלומר מערכת בה צריך להשקיע רק כמחצית מהכח (תמורת מחצית מהדרך) לא מספיק שהכבל יעבור דרך שתי גלגלות כמו שמתואר סדוגמת המעלית, אלא הוא צריך לעבור דרך שתי הגלגלות באופן כזה שהכבל יעשה חצי סיבוב סביב כל אחת, ובכך יאבד מאורכו האפקטיבי במשיכת העצם כדלקמן:

תמונה זו עובדה בידי צוות אתר דוידסון אונליין מתמונה שנלקחה מוויקיפדיה

באופן דומה ניתן להפחית את הכח שצריך להשקיע בהנעת גוף גם פי ארבע, שמונה ויותר, תוך הקטנת המרחק שינוע הגוף בהתאם. קיימות גם מערכות מורכבות יותר של גלגלות קבועות וגלגלות נעות, תוספת חבלים ועוד.

למידע נוסף אודות עקרון פעולת הגלגלת אתם מוזמנים לקרוא את הכתבה כיצד מערכת גלגלות מפחיתה את הכוח שצריך להשקיע על מנת להרים גוף כבד? במדור שאל את המומחה ולצפות בסרטון גלגלת משני מגבים – או כיצד ניתן לגבור בקלות על הכוח של שני אנשים במדור מדע בבית
 

ארז גרטי
דוקטורנט, המחלקה לכימיה ביולוגית
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.