A csiga egy olyan korong, amely a középpontja körül szabadon foroghat, és a peremén egy olyan vésett barázda van, amelyen kötelet lehet átvetni. A csigák és a belőlük összeállított csigasorok működését csiga-állvány segítségével mutathatjuk be. Az állvány egy fakeret, amelyre kampókat szereltek. Ezekre a kampókra rögzíthetjük a különböző csigákat. |
A készlet tartozékai:
I. Négy darab sárgarézből készített állócsiga (mára már sajnos csak két darab maradt meg). Ezekkel eredetileg még bemutatható volt a hatványcsigasor (vagy arkhimédeszi) csigasor működése is, de mára már csak az álló, illetve mozgócsigákat tudjuk szemléltetni.
Az állócsiga forog a tengelye körül, de maga a tengely nem változtatja a helyét. Az ilyen csigánál a perem mélyedésébe vetett kötélen egy G súlyú teher függ, míg a kötél másik végén F erőt fejtünk ki. Bármilyen is a kötelek iránya, azok mindig merőlegesek a csiga sugarára. Mivel az előbbi erők a kötelek mentén hatnak, így az állócsiga gyakorlatilag egy egyenlő karú, kétkarú emelőnek tekinthető. A kétkarú emelőknél fellépő forgatónyomatékokat felírva adódik, hogy az állócsigánál a teher súlyával megegyező nagyságú erővel lehet az egyensúlyt fenntartani, miközben az egyensúlyban tartáshoz szükséges erő irányát szabadon változtathatjuk.
A mozgócsiga a tengelye körül is forog, s közben maga a tengely is mozog. A csiga-állvány kampójába kötelet akasztva, majd ezt a kötelet egy csiga peremén átvetve a kötelet felfelé kezdjük húzni. A felemelendő terhet magára a csiga tengelyére akasztjuk. Ekkor a teher a csigával együtt mozog felfelé, így a mozgócsiga egy olyan egykarú emelőnek tekinthető, amelynél a forgáspont a csiga és a rögzített kötél érintkezési pontja. Erre a pontra felírva a csigára ható, egymással párhuzamos erők forgatónyomatékait adódik a mozgócsiga egyensúlyának a feltétele. Eszerint egyensúly esetén a kötelet felfelé húzó erő fele akkora, mint a teher súlya. A teherbe természetesen a csigának és a villának a súlya is beleértendő. A mozgócsigát rendszerint állócsigával együtt alkalmazzák, ezáltal a felfelé húzó erő iránya szabadon áttranszformálható.
II. Egy darab palackcsigasor (közönséges csigasor) amely két darab, külön fémvillába egymás alá zárt, különböző méretű 3-3 sárgarézcsigából áll.
III. Egy darab palackcsigasor (közönséges csigasor) amely két darab, külön fémvillába egymás mellé zárt 3-3 sárgarézcsigából áll.
A palackcsigasor (közönséges csigasor) esetében egyenlő számú álló és mozgócsigát alkalmazunk. Az állócsigák közös fémvillában (vagy egymás alatt, vagy egymás mellett) helyezkednek el, és ezzel a csiga-állvány egyik kampójára vannak akasztva. A mozgócsigák szintén közös fémvillában (vagy egymás alatt, vagy egymás mellett) találhatóak, és így működés közben együttesen változtatják a helyüket.
Ha a palackcsigasort különböző méretű, egymás alá helyezett csigákból készítjük, akkor a kötelet feszítő F erő annak a kötélnek a végén hat, amely a legnagyobb sugarú állócsigán át a legnagyobb sugarú mozgócsigára megy. Innen a kötél a középső állócsigán át a középső mozgócsigára esik, majd hasonlóan végighalad a legkisebb sugarú álló- és mozgócsigán, s végül az állócsigák villájához van erősítve. A teher a mozgócsigák villájának aljához van rögzítve.
A gyakorlatban legtöbbször a palackcsigasort azonos méretű, egymás mellé helyezett csigákból készítik. Ekkor a kötelet feszítő F erő annak a kötélnek a végén hat, amely az első állócsigán át az első mozgócsigára megy. Innen a kötél a második állócsigán át a második mozgócsigára esik, majd hasonlóan végighalad a harmadik álló- és mozgócsigákon, s végül az állócsigák villájához van erősítve. A teher szintén a mozgócsigák villájának aljához van rögzítve.
Ennél a csigasornál az egyensúly feltétele, hogy a kötelet feszítő F erő megegyezzen a teher G súlyának és a csigák számának a hányadosával.
IV. Rézből készített sárgaréz súlykészlet, amelyből sajnos már csak néhány darab maradt meg eredeti formájában, a többi megrongálódott, vagy elveszett. |