Roată

O roată  este un dispozitiv de mișcare , un disc care se rotește liber sau se fixează pe o axă care se rotește , permițând corpului așezat pe ea să se rostogolească și să nu alunece. Este utilizat pe scară largă pentru transportul de mărfuri, este utilizat pe scară largă în diverse mecanisme și instrumente.

Etimologie

Cuvântul „roată” provine din limba slavă comună *kolo ( genul p. *kolese) și mai departe se întoarce la rădăcina proto-indo-europeană *kʷel- cu sensul „a se roti, a se întoarce” [1] [2] . Vorbitorii limbii proto-indo-europene nu au împrumutat numele, ci au venit cu al lor pentru a desemna roata, motiv pentru care în limbile popoarelor indo-europene, îndepărtate geografic unul de celălalt, cognații de denumirea roții sunt aceleași [3] .

Din cuvântul „roată” se formează cuvântul „ car ”.

Istorie

Într-o compilație reprezentativă a celor mai vechi descoperiri de roți, Hans J. Holm (2019) demonstrează că dezvoltarea tehnologiei roților a avut loc de-a lungul secolelor, începând cu cele mai simple modele de jucării. [4] . De exemplu, în 1981, arheologul român M. Dinu a raportat descoperiri de roți de lut pe cărucioare de jucărie în așezările Cucuteni, pe care le-a datat aproximativ în a doua jumătate a mileniului V î.Hr. În mormântul cu cameră Tsyushenskaya ( cultura Wartberg ) pe o lespede megalitică de la mijlocul mileniului al IV-lea î.Hr. e. au fost găsite gravuri, înfățișând schematic boi înhămați la o căruță [5] .

O oală de ceramică din Bronochice polonez cu o reprezentare schematică a căruțelor cu tauri înhămați în ele aparține culturii calicelor în formă de pâlnie și datează din anii 3635-3370 î.Hr. [6] .

Următoarele modele de roți au fost descoperite de arheologii A.D. Rezepkin în înmormântările culturii Maikop (Phagugape, Pshikuykhabl, Chishkho [5] ) din Caucazul de Nord și A.V. Kondrashov în înmormântarea culturii Novosvobodnenskaya din Teritoriul Krasnodar-4. î.Hr.) e.) [7] [5] .

În Ljubljana barje din Slovenia, au găsit o roată din cenuşă cu diametrul de 72 cm, care are mai bine de cinci mii de ani (3350-3100 î.Hr.) [8] . Modele de căruțe cu patru roți din lut au fost găsite în două înmormântări ale culturii târzii Baden la Budakalaš și Szigetszentmarton (Estul Ungariei), care datează din anii 3300-3100 î.Hr. e. La așezarea culturii Horgen din Pressehaus (Elveția), a fost găsită o roată cu o gaură pătrată pentru atașarea unei osii, care se învârtea odată cu roțile. A fost datat prin dendrocronologie la 3200 î.Hr. e. Spre deosebire de descoperirile din Elveția și Germania, în regiunea stepei, precum și în Țările de Jos și Danemarca, găurile din roți erau rotunde, axul era atașat de corpul căruței, ceea ce înseamnă că au apărut diverse tradiții europene de fabricare a cărucioarelor. chiar înainte de 3200 î.Hr. e.

În zona de stepă de la Dunăre în vest până în cursul superior al râului Manych în est, există aproximativ 160 de înmormântări ale culturii Yamnaya cu rămășițe de vehicule cu roți (roți, vagoane), precum și modele de lut ale acestora. și resturi de desene. Cele mai vechi dintre descoperiri sunt datate la scară calibrată în secolul XXXII î.Hr. e. [9]

Următoarele referințe la roată se găsesc în Mesopotamia Antică (imaginea unui vagon în Uruk-5 [5] ) la sfârșitul mileniului al IV-lea î.Hr. e.

Astfel, tot mai multe dovezi materiale vorbesc în favoarea faptului că „foarte prima” roată nu a apărut în Orientul Mijlociu, așa cum se credea anterior, ci în Europa [10] .

În movila Dmitrovsky nr. 6 din regiunea Zaporojie (Ucraina), la intrarea în camera funerară, a fost găsit un vagon de lemn al culturii Catacombe cu o roată complet conservată, veche de 5 mii de ani [11] [12] .

Un cărucior cu două roți cu o roată conservată de 0,6 m diametru este cunoscut din înmormântarea catacombei „Tyagunova Mogila” (acum cca. 5.000 de ani) din satul Zaporizhia Maryevka [13] . Ambele roți ale unui cărucior de lemn cu două roți din Mormântul Turnului de Veghe al culturii Yamnaya de lângă Nipru (mileniul III î.Hr.) au fost realizate dintr-o bucată solidă de lemn, tăiată longitudinal, cu găuri rotunde pentru ax și butuci groși [14] .

Patinoarul din lemn cunoscut anterior , care a fost plasat sub încărcătura transportată, poate fi considerat predecesorul roții. Inițial, roata era un disc de lemn montat pe o osie și fixat cu o pană . Imagini cu o sanie cu roți (3000 î.Hr.) au fost găsite în Mesopotamia , în orașul sumerian Uruk . Până în 2700 î.Hr. e. acolo apar si desene de vagoane . În același timp, sumerienii încep să-și îngroape regii împreună cu carele lor . Aceste înmormântări au fost găsite în Chiș , Ur , în orașul elamit Susa .

Un vagon cu patru roți din complexul funerar Ulan IV al culturii Western Manych Catacomb din regiunea Rostov a fost realizat în secolul 23 î.Hr. [15] . D. Anthony și Vinogradov (1995) au datat un car de tip clasic într-o înmormântare a culturii Sintashta din zona Lacului Crooked ( regiunea Chelyabinsk ) până în 2026 î.Hr. e.

În mileniul II î.Hr. e. , designul roții este îmbunătățit: o roată cu spițe apare în Uralii de Sud , în Asia Mică  - cu butuc și jantă îndoită [16] . Mai târziu, în primul mileniu î.Hr. e. , celții au început să folosească o jantă metalică pentru a crește rezistența roților carelor lor , care în epoca industrială în majoritatea vehiculelor a fost înlocuită cu anvelope de cauciuc pentru absorbția șocurilor [17] .

În ciuda faptului că roata este considerată necunoscută în rândul civilizațiilor din America precolumbiană , unele popoare, precum incașii , au ajuns aproape să o descopere. Utilizarea pentru construirea dispozitivelor caracteristice ale patinoarului - un corp cilindric masiv pentru compactarea solului, indică respingerea utilizării roții în transport, și nu absența descoperirii principiului roții. Unele culturi (de exemplu, olmecii ) făceau figurine de animale din ceramică și lemn pe roți - poate îndeplineau funcții rituale, sau poate că erau doar jucării. Pe baza acestui fapt, se poate presupune că prima roată a apărut ca o jucărie .

De asemenea, înainte de sosirea europenilor, roțile nu erau cunoscute de popoarele indigene din Australia și Africa de Sud .

Invenția roții a contribuit la dezvoltarea multor meșteșuguri . Roata a fost folosită în roata olarului , moara , roata de tors , strung . În instalațiile de irigații , în fabrici , mine etc., s-au folosit roți de apă .

Invenția roții a dat impuls dezvoltării științei în general. Deci, este folosit în astrolabul și în alte instrumente științifice. În mecanică, roata dințată este utilizată pe scară largă .

Importanța roții în sfera economică s-a reflectat în îndumnezeirea sa metaforică sub forma „întoarcerii eterne”, reîncarnării etc. În diferite culturi, roata este un simbol al mișcării soarelui , în budism simbolizează legea și adevărul, simetria și perfecțiunea Dharmei , schimbări pașnice. Roata înaripată este asociată cu viteza, roata carului cu regulă și putere. În mitologia greacă și romană antică , o roată cu șase spițe este un atribut al lui Zeus (Jupiter) ca zeu ceresc [18] .

Mecanica

Roata reduce semnificativ costurile de energie pentru deplasarea sarcinii pe o suprafață relativ plană. Când se folosește o roată, se lucrează împotriva forței de frecare de rulare, care în condiții de drum artificial este semnificativ mai mică decât forța de frecare de alunecare .

Principalele relații cinematice și dinamice dintre diferitele părți ale roții sunt derivate din considerarea acesteia ca un corp solid și sunt determinate pe baza proprietăților geometrice, condiții inițiale, condiții de funcționare și alte lucruri. O roată este considerată cea mai simplă mașină atunci când este montată pe o axă fixă ​​sau rotativă care trece prin centrul ei. Adesea, roata este instalată pentru a asigura mișcarea, caz în care face parte din vehicul, oferind deplasare cu o mare eficiență. Dacă axa este conectată la două roți, atunci roțile se rotesc ca și cum ar fi un singur corp.

Axul roții este unul dintre cele mai simple șase mecanisme. Vă permite să obțineți un avantaj mecanic ( ing.  Avantaj mecanic ), prin creșterea forței aplicate datorită cuplului . Concluzia este că prinderea mecanismului cu solul are loc numai de-a lungul tălpii roților, acestea acționând ca un sistem de sprijin pentru vehicul, ceea ce reduce pierderile de energie, în ciuda unor deficiențe precum elasticitatea roților și pierderea cuplul în rulmenți . Atunci când se folosesc roți pentru diverse vehicule, este de asemenea necesar să se asigure aderența necesară la sol, care poate fi realizată prin utilizarea roților ondulate.

Geometria roții

Geometria roții se bazează pe geometria cercului . Parametrii cercului sunt după cum urmează:

Expresie mai generală:

Unde

Sensul giratoriu

Problema mișcării rectilinie uniforme este echivalentă cu problema rotației . Variabilele distanță, viteză și accelerație sunt echivalente cu variabilele unghiulare: unghiul, viteza unghiulară și respectiv accelerația unghiulară. Toate trei, după cum se poate vedea din secțiunea anterioară, sunt conectate prin dependențe liniare [19] :

Unde, rezumând toate trei, vedem:

Cele trei relații prezentate sunt derivate din geometria roții, unde lungimea arcului de cerc depinde de un unghi de virare dat , exprimat în radiani, înmulțit cu raza cercului, în timp ce rotind roata cu o rotație, acesta acoperă o distanță egală cu perimetrul, care corespunde unui unghi de direcție în radiani de 2π. Accelerația cauzată de o schimbare a direcției vitezei poate fi găsită notând că viteza face o schimbare completă de direcție în același timp T în care obiectul îl ia pentru a face o rotație. Atunci vectorul viteză parcurge o cale de lungime 2π v la fiecare T secunde:

Unde:

Caracteristica roții depinde de calitatea aderenței sale la suprafața de rulare. Orice mașină are aderență pe șosea în punctul de contact, astfel încât deplasarea relativă a roții în acel punct este aproximativ zero. Cinematica roții poate fi explicată prin următoarea expresie, când, tratând problema mecanicii continuumului , putem determina viteza oricărui punct V P , cunoscând viteza oricărui alt punct:

Unde:

Aderența roții la sol trebuie să fie eficientă, deoarece este evident că dacă viteza în punctul de contact al roții cu solul este diferită de zero, atunci roata va aluneca. Din expresia de mai sus rezultă că există o relație liniară între mărimea vitezei în orice punct de pe pământ și distanța dintre punctul de contact și planul de rotație. Datorită cunoașterii cinematicii mișcării, viteza poate fi descompusă în două componente:

Aceasta împarte vitezele în două feluri: pe de o parte, viteza pe care observatorul ar simți-o dacă s-ar afla pe roată în sine, pe de altă parte, viteza dacă s-ar afla în interiorul vehiculului în mișcare. Este clar că viteza de rotație a punctelor situate la capetele razelor este egală cu viteza liniară. Acest lucru poate fi intuitiv, deoarece pentru a face o revoluție completă, roata trebuie să parcurgă o distanță egală cu lungimea circumferinței sale [19] .

Construcție și uzură

Compoziția unei roți de automobile include un disc, o jantă, o anvelopă , uneori o cameră, șuruburi de montare etc., setul de roți al unui vagon de cale ferată are o axă și două discuri strâns montate într-un mod rece - de unde și numele set de roți

Uzura anvelopelor auto este aproape o problemă rezolvată (cu unghiurile roților setate corespunzător ); anvelopele moderne parcurg peste 100.000 km . O problemă nerezolvată este uzura anvelopelor pe roțile aeronavei : atunci când o roată fixă ​​intră în contact cu pavajul de beton al pistei cu o viteză de câteva sute de kilometri pe oră , apare o uzură enormă a anvelopei.

În mașină

În terminologia auto general acceptată [20] , doar ansamblul situat între butuc și anvelopă (vezi fig.) se numește roată , care, la rândul său, constă dintr-o jantă pe care se așează anvelopa și un disc sau spițe . care servesc la conectarea jantei cu butucul.

În ciuda acestui fapt, în viața de zi cu zi, șoferii numesc foarte des roata în acest sens „jantă” („roți din aliaj”, „roți din aliaj” și așa mai departe).

Roțile primelor automobile nu erau în esență diferite de cele ale trăsurilor trase de cai și erau făcute din lemn. Ulterior, au apărut roți cu jantă metalică și spițe din lemn, precum și cu spițe din sârmă metalică, precum roțile de motocicletă. Anvelopele arătau inițial ca benzi de cauciuc solide, ulterior, pe măsură ce creșteau vitezele, au fost înlocuite cu anvelope pneumatice, a căror înălțime a profilului a crescut constant până în anii 1960, sporind confortul de rulare și capacitatea de transport a vehiculului. Benzile de cauciuc puteau fi găsite pe camioane încă din anii 1920, iar anvelopele solide pot fi folosite și astăzi pe vehiculele militare - anvelope de cauciuc , dezvoltate pentru prima dată pentru vehiculele blindate în timpul Primului Război Mondial.

Începând cu anii 1920, roțile cu spițe au început să fie treptat înlocuite cu roți cu discuri metalice ștanțate, care erau mai simple și mai ieftine de fabricat. Deja la mijlocul deceniului următor, au devenit standardul de facto, dar în unele locuri, de exemplu în SUA, „spoke” a continuat să mențină o oarecare popularitate în rândul cumpărătorilor de mașini scumpe până în anii 1950 și 1960 ca echipamente suplimentare sau chiar o opțiune din fabrică (în unele cazuri și în anii 1980 - 1990, de exemplu, roțile cu spițe din fabrică au fost oferite pe Cadillac Deville Brougham până în 1996). Astăzi, este asociat în principal cu mașinile clasice și subcultura lowrider .

În anii 1960, jantele au apărut ca o opțiune sport, turnate integral sau parțial dintr-un aliaj ușor, aluminiu sau magneziu . Astăzi, aproape majoritatea mașinilor sunt furnizate cu ele.

În mecanisme

Fără angrenaje (angrenaje), multe mecanisme nu pot funcționa. Acestea includ ceasuri (inclusiv ceasuri de mână, de perete și turn), ceasuri deșteptătoare , mori de apă și de vânt , castele , ecluze , funiculare și multe altele.

Tipuri originale de roți

În natură

Invențiile umane apar adesea ca imitații ale naturii (de exemplu, modelele timpurii de avioane semănau cu păsările) [22] , dar există foarte puține modele în natură care seamănă cu o roată. Cercetătorii atribuie acest lucru faptului că [23] :

G. Scholz [24] enumeră ca posibili analogi ai roții:

Există multe alte exemple de rulare pasivă în natură. Scholz subliniază, în special:

La nivel microscopic, bacteriile au un mecanism biochimic de rotație axială ( flagel ), dar bacteriile nu se „rulează” în jurul axei-flagelului în sensul literal al acestui verb [23] , nu există analogi ai flagelului în macroscopic. lume.

Ca exemplu cel mai apropiat (și posibil prototip) de roată, Scholz arată spre gândac de bălegar , care rostogolește excrementele animalelor într-o minge și apoi le rostogolește într-o gaură. În același timp, o pereche de picioare din spate ține mingea din două părți opuse, formând un analog al axei [25] .

Celulele roșii din vasele de sânge formează structuri complexe care se rotesc ca o roată, atât de-a lungul pereților vaselor de sânge, cât și în plasmă , ceea ce duce la scăderea rezistenței la fluxul sanguin. Fenomenul a fost descoperit de omul de știință sovietic A. L. Chizhevsky în 1951 [26]

În simbolism

În vexilologie și heraldică

O roată în heraldică  este o figură artificială non-heraldică formată dintr-un inel cu raze care emană din spițe centrale . Figura poate fi completată și cu un alt inel, sau cu o minge (bezant) în centru. Numărul și forma razelor, forma inelului și a mingii variază foarte mult, formând o mare varietate de variante ale acestei figuri. Imaginea artistică poate fi completată cu alte elemente, precum aripi, săgeți etc.

În descrierea heraldică, roata poate fi blazonată ca un inel și, prin urmare, unii heraldiști nu o consideră o figură heraldică independentă.

În heraldica modernă, pe lângă simplă, este cunoscută utilizarea următoarelor variante ale roții:

Pe stemele și steagurile unor țări, orașe, districte municipale etc., există roți dințate sau segmentele acestora (pentru mai multe detalii, vezi aici ).

Roata este o figură vexilologică importantă în steagul și emblema Indiei moderne. În acest caz, simbolizează legea ( dharma ). Roata este așezată pe steagul țiganilor , simbolizând viața nomade a țiganilor și rădăcinile lor indiene. Este prezent si pe emblema Mongoliei , referindu-se la budism .

Vezi și

Note

  1. Chernykh P. Ya. Dicționar istoric și etimologic al limbii ruse moderne: în 2 volume - ed. a III-a, stereotip. — M.: Rus. yaz., 1999. T. 1. S. 411.
  2. Roata  // Dicționar etimologic al limbii ruse  = Russisches etymologisches Wörterbuch  : în 4 volume  / ed. M. Vasmer  ; pe. cu el. si suplimentare Membru corespondent Academia de Științe a URSS O. N. Trubaciov , ed. si cu prefata. prof. B. A. Larina [vol. I]. - Ed. al 2-lea, sr. - M .  : Progres , 1986-1987.
  3. David W. Anthony. Calul, roata și limbajul: cum călăreții din epoca bronzului din stepele eurasiatice au modelat lumea modernă. - Princeton University Press, 2010. - P. 34. - 566 p. — ISBN 1400831105 .
  4. Hans JJG Holm: Cele mai vechi descoperiri de roți, arheologia lor și terminologia indo-europeană în timp și spațiu și migrațiile timpurii în jurul Caucazului. Archaeolingua Alapítvány, Budapesta, 2019, ISBN 978-615-5766-30-5
  5. 1 2 3 4 „Descoperirea Rusiei”: roata nu a fost inventată în copia de arhivă de Est din 1 iulie 2015 pe Wayback Machine // MK, 16.06.2011
  6. Parpola, Asko; Carpelan, creștin. Omologul cultural al proto-europeanului  . - New York, Londra: Routledge , 2005. - P. 121-122. — ISBN 978-0700714636 .
  7. Kondrashov AB, Rezepkin A.D. Novosvobodnenskoye înmormântare cu un vagon // KSIA. 1988. Problema. 193.
  8. Roată cu axă . // koliscar.si. Consultat la 25 iulie 2013. Arhivat din original la 5 septembrie 2013.
  9. Kulbaka V. , Kachur V. Triburi indo-europene ale epocii paleometal. - Mariupol: Renata, 2000. - 80 p.
  10. Rezepkin A. D. Problema originii transportului pe roți și apariția acestuia în Caucazul de Nord // Conferința arheologică a IV-a Kuban. Rezumate și rapoarte. Krasnodar. 2005.
  11. Treasures of the Dmitrovsky Barrows, 2015 . Data accesului: 23 februarie 2016. Arhivat din original pe 5 martie 2016.
  12. Arheologii Berdyansk au finalizat săpăturile din movilele funerare din Dmitrovka (link inaccesibil) . Data accesului: 20 februarie 2016. Arhivat din original pe 4 martie 2016. 
  13. Cherednichenko N. N. , Pustovalov S. Zh. Care de război și căruși în societatea culturii catacombelor (pe baza săpăturilor din regiunea de jos a Niprului) Copie de arhivă din 23 martie 2018 pe Wayback Machine // Arheologia sovietică, 1991, nr. 1, p. 206 -216.
  14. Tretyakov N. N. , Mongait A. L. (ed.) Eseuri despre istoria URSS - M .: Academia de Științe a URSS, 1956. - 633 p.
  15. Shishlina NI , Kovalev DS , Ibragimova ER Catacomb culture wagons of the Eurasian stepspes, 2015
  16. cine a inventat sau a inventat roata? / Mari invenţii . Data accesului: 26 ianuarie 2009. Arhivat din original la 11 aprilie 2008.
  17. Istoria Rusiei. Lumea, istoria lumii - Istoria roții . Consultat la 10 octombrie 2007. Arhivat din original pe 12 octombrie 2007.
  18. Roata // Dicționar de simboluri . — 2000.
  19. 1 2 Centrul de greutate și variabilele de rotație  (engleză) (2000). Preluat la 8 iulie 2009. Arhivat din original la 8 iunie 2009.
  20. GOST R 52390-2005. Secțiunea 2. Termeni și definiții, p. 1 . Consultat la 16 februarie 2015. Arhivat din original pe 16 februarie 2015.
  21. Moduri de conducere infinite  (link indisponibil)
  22. Scholz, 2008 , p. 139.
  23. 1 2 Scholz, 2008 , p. 142.
  24. Scholz, 2008 , p. 141-142.
  25. Scholz, 2008 , p. 143.
  26. Chizhevsky A. L. Analiza structurală a sângelui în mișcare. M.: Editura Academiei de Științe a URSS, 1959.
  27. Hall, Adelaide S. A Glossary of Important Symbols in Their Hebrew : Pagan and Christian Forms  . - 2005. - P. 56. - ISBN 9781596055933 .
  28. Monosov B. M. al 10-lea lasso. Roata Norocului // Fireball-3: Cunoștință cu lumea astrală. - Sankt Petersburg. : Nevsky prospect, 2003. - S. 91-99. — 128 p. — ISBN 5-94371-242-9 . .
  29. Ordinul lui Roszheldor din 13.03.2013. Nr. 79 „Cu privire la aprobarea eșantioanelor de uniforme, norme de acordare a indemnizațiilor de îmbrăcăminte, uniforme, echipament și echipament adecvat de protecție personală pentru angajații întreprinderii de stat federal „Departamentul de securitate al transportului feroviar din Federația Rusă” . Data accesului: 20 noiembrie , 2017. Arhivat la 18 noiembrie 2017.

Literatură

Link -uri