Wat is een katrol?

Een katrol is een eenvoudige machine die in de oudheid is ontworpen, maar nog steeds de basis is van veel moderne machines. Het is in wezen een wiel waardoor een touw of ander koord wordt gewikkeld. Het ene uiteinde van het touw is meestal verankerd aan een gewicht of een andere last, en wanneer aan het vrije uiteinde wordt getrokken - meestal door een persoon, maar mogelijk ook door een machine - verandert het wiel de richting van de uitgeoefende kracht en wordt het veel eenvoudiger om til het aangekoppelde gewicht op. Dit type gereedschap is er in een aantal verschillende maten en specifieke varianten, maar in bijna alle gevallen is het doel hetzelfde, namelijk om het tillen van zware voorwerpen gemakkelijker te maken en om energie efficiënter te kanaliseren.

Basiscomponenten

Ingenieurs spreken over het algemeen over 'eenvoudige machines' in zes verschillende categorieën:hellende vlakken, hefbomen, schroeven, wiggen, wielen en assen en katrollen. Ze zijn allemaal gemaakt van elementaire, alledaagse componenten en maken het werk van mensen allemaal op de een of andere manier eenvoudiger. Katrollen houden zich meestal het meest bezig met het optillen en verplaatsen van grote objecten.

In zijn meest basale vorm bestaat dit gereedschap uit niet meer dan een wiel met een groef. Een touw, riem of kabel loopt in de groef. Dat mechanisme kan alleen of met anderen in een katrolsysteem worden gebruikt. Hoe groter het aantal katrollen in het systeem, hoe minder kracht er nodig is om het object op te tillen.

Soorten systemen

Er zijn drie basistypes van systemen:(1) vast, met een vaste as; (2) beweegbaar, met een vrije as; en (3) samengestelde assen, met een combinatie van vaste en beweegbare assen. Beweegbare en samengestelde assen zijn, door de kracht te vermenigvuldigen, efficiënter dan vaste systemen.

Wheel-and-rope tools kunnen ook worden gebruikt in combinatie met andere tools voor meer specifieke doeleinden. Het zogenaamde "riem- en katrolsysteem" is daar een voorbeeld van. Dit zijn meestal "gesloten" systemen waarin verschillende gegroefde wielen zijn verbonden door één cirkelvormige, verbonden riem, en zijn ontworpen voor de overdracht en versterking van energie in plaats van recht hefvermogen.

Hefvoordeel

Een van de grootste voordelen van dit type machine is de mogelijkheid om zware voorwerpen te verplaatsen en hefenergie te kanaliseren zonder veel kracht uit te oefenen. Over het algemeen geldt:hoe zwaarder het object, hoe meer kracht een persoon moet uitoefenen om het te verplaatsen. Die energie kanaliseren langs een touw en rond een wiel — of een reeks wielen, afhankelijk van het gewicht van het object &madash; kan de algehele inspanning, die algemeen bekend staat als 'tilvoordeel', veel efficiënter maken.

Een persoon zal bijvoorbeeld doorgaans ongeveer 4,5 kilogram kracht moeten uitoefenen om een ​​gewicht van 10 pond (4,5 kg) op te tillen, en in de meeste gevallen zal die kracht in een rechte opwaartse beweging moeten worden uitgeoefend. Als het gewicht aan een katrol is bevestigd, moet de persoon nog steeds dezelfde hoeveelheid gemeten kracht uitoefenen, maar de richting het moet worden uitgeoefend in veranderingen. Eenmaal vastgemaakt aan het touwsysteem, moet de persoon naar beneden trekken in plaats van op te tillen . Dit maakt efficiënter gebruik van het lichaamsgewicht en de inspanning van het individu.

Hoe meer wielen er in een bepaald systeem zijn, hoe efficiënter het waarschijnlijk zal zijn. Als het gewicht bijvoorbeeld aan twee systemen is bevestigd, hoeft de persoon slechts 5 pond (2,26 kg) kracht uit te oefenen. Vier hebben een kracht van 2,5 (1,13 kg) nodig, enzovoort.

Veelvoorkomende voorbeelden

Deze tools zijn te vinden in veel moderne instellingen. Liften zijn misschien wel een van de meest voorkomende:hoewel ze aan de buitenkant niet te zien zijn, helpen grote systemen van draaiende wielen en kabels de auto's op en neer te bewegen. In de meeste gevallen worden deze bestuurd door computers en worden ze met mechanische middelen in plaats van met mankracht opgeheven, maar de efficiëntie is hetzelfde. Veel automotoren zijn ook afhankelijk van gordelsystemen om de energie van de motor naar de wielassen en andere bewegende delen te helpen transporteren. Zeilboten gebruiken ze vaak om de spanning in de zeilen te regelen, en ze komen ook veel voor in kranen en andere machines.