✓ المسمار اللولبي يوصف بأنه سطح مائل ملفوف حول أسطوانة، يستخدم لتثبيت الأشياء أو نقل الحركة.

✓ توصف الآلات بأنها أجهزة تحول الطاقة (الشغل المبذول) من صورة لأخرى للتغلب على مقاومة في زمن محدد.

✓ أهمية الشغل المفقود في الآلات: يتحول جزء منه إلى حرارة بسبب الاحتكاك، مما يقلل كفاءة الآلة ويزيد من تآكلها.

✓ الملفاف عبارة عن أسطوانة ذات نصف قطرين (ذراع وقلب)، يستخدم لرفع الأحمال الثقيلة بقليل من الجهد.

✓ السير (الحزام) يستخدم في نقل الحركة بين محورين متباعدين.

✓ نسبة السرعة للبكرة المتحركة تساوي 2 (في حالة بكرة واحدة متحركة).

✓ الونش (Winch) آلة تستخدم لرفع الأجسام لأعلى عبر مسافة محدودة، تستخدم في رفع المياه من الآبار أو السيارات.

✓ أبسط حالات نقل الحركة هي باستخدام السيور عندما يكون المحوران متوازيين.

✓ كفاءة الآلة = (الشغل الناتج من الآلة / الشغل المبذول فيها) × 100%

✓ آلات التشغيل هي الآلات التي تستخدم في تشكيل وتصنيع المشغولات في المصانع والورش.

• زمن الإنجاز (Time): الزمن = المسافة / السرعة (وحدة القياس: الثانية أو الدقيقة)
• نسبة السرعة (Velocity Ratio - VR): VR = المسافة التي يتحركها الجهد / المسافة التي يتحركها الحمل (بدون وحدة)
• سرعة القطع (Cutting Speed): V = (π × D × N) / 1000 (وحدة القياس: متر/دقيقة)
  حيث D = قطر الشغلة (ملم)، N = سرعة الدوران (لفة/دقيقة)
• نسبة السرعة للملفاف (Winch VR): VR = محيط الذراع / محيط القلب = R/r
  حيث R = نصف قطر الذراع، r = نصف قطر القلب
• طول السير (Belt Length): عند اختلاف قطري الطارتين: L = 2C + 1.57(D1 + D2) + (D2 - D1)² / 4C
  حيث C = المسافة بين المركزين، D1 و D2 = قطري الطارتين

فوائد الآلات البسيطة: ❶ تغيير اتجاه القوة، ❷ زيادة مقدار القوة (توفير الجهد)، ❸ زيادة السرعة، ❹ تغيير نوع الحركة (من دائرية إلى خطية).

عيوب نقل الحركة بالسيور: ❶ انزلاق (تزحلق) السير مما يقلل الكفاءة، ❷ لا تصلح للمسافات القصيرة جداً، ❸ تحتاج إلى شد مستمر، ❹ تتأثر بالرطوبة والزيوت.

لماذا المسننات أكثر كفاءة من السيور؟ لأن المسننات تعمل بدون انزلاق (تعشيق تام)، وتنقل الحركة بدقة عالية وتحت أحمال كبيرة.

المعطيات: ك = 120 كجم، محيط الكبيرة = 20، V.R = 5، كفاءة = 40% = 0.4

❶ أولاً: قطر البكرة الكبيرة = المحيط / π = 20 / 3.14 ≈ 6.37 وحدة

❷ ثانياً: نسبة السرعة في البكرة التفاضلية = 2D / (D - d) حيث D قطر الكبيرة، d قطر الصغيرة
→ 5 = 2×6.37 / (6.37 - d) → 5(6.37 - d) = 12.74 → 31.85 - 5d = 12.74 → 5d = 19.11 → d ≈ 3.82 وحدة

❸ ثالثاً: الجهد المبذول: الكفاءة = (الحمل × المسافة) / (الجهد × المسافة) = حمل / (جهد × V.R)
0.4 = (120×9.8) / (جهد × 5) → جهد = (1176) / (0.4×5) = 1176 / 2 = 588 نيوتن

قاعدة نقل الحركة بالسيور: N1 × D1 = N2 × D2
160 × 400 = 800 × D2 → D2 = (160 × 400) / 800 = 80 ملم
نسبة النقل = N2 / N1 = 800 / 160 = 5 : 1 (تضاعف السرعة)

❶ طول الثقب = سمك القطعة = 72 ملم
عدد اللفات = الطول / التغذية = 72 / 1 = 72 لفة
سرعة الدوران N = عدد اللفات / الزمن = 72 / 6 = 12 لفة/دقيقة

❷ سرعة القطع V = (π × D × N) / 1000 = (3.14 × 16 × 12) / 1000 = 602.88 / 1000 = 0.603 متر/دقيقة

✓ عملية التحويل الكهروميكانيكي: تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية (في المولدات) أو العكس (في المحركات).

✓ القوة الدافعة الكهربائية التأثيرية (emf): الجهد المتولد في ملف نتيجة تغير المجال المغناطيسي (الحث الكهرومغناطيسي).

✓ المحول الذاتي (Auto-transformer): محول له ملف واحد فقط، يستخدم لرفع أو خفض الجهد بكفاءة عالية وبحجم صغير.

✓ الدايود (Diode): عنصر إلكتروني يسمح بمرور التيار في اتجاه واحد ويمنعه في الاتجاه العكسي (يعمل كمفتاح إلكتروني).

بسبب انخفاض الجهد في مقاومة عضو الإنتاج (IR drop) وتفاعل عضو الإنتاج (Armature reaction) الذي يضعف المجال المغناطيسي الرئيسي.

لأن فقد المحول يعتمد على التيار والجهد معاً (الخسائر النحاسية تعتمد على التيار، وخسائر الحديد تعتمد على الجهد)، وليس على معامل القدرة (Power Factor) للحمل.

لأن المحولات ليس بها أجزاء دوارة (لا احتكاك ميكانيكي)، ولا يوجد بها فجوات هوائية كبيرة، مما يقلل الفقد.

أولاً: مولد تيار مستمر – ق.د.ك = 210 فولت، مقاومة داخلية = 7 أوم، حمل = 14 أوم. احسب تيار الحمل وفقد الجهد الداخلي.
التيار I = ق.د.ك / (مقاومة داخلية + مقاومة الحمل) = 210 / (7+14) = 210 / 21 = 10 أمبير
فقد الجهد الداخلي = I × R داخلي = 10 × 7 = 70 فولت

ثانياً: محول – عدد لفات الابتدائي 500 لفة، الثانوي 2500 لفة، تيار الحمل الثانوي 250 أمبير، جهد الثانوي 2500 فولت. احسب:
جهد الابتدائي V1 = V2 × (N1/N2) = 2500 × (500/2500) = 2500 × 0.2 = 500 فولت
تيار الابتدائي I1 = I2 × (N2/N1) = 250 × (2500/500) = 250 × 5 = 1250 أمبير

✓ الجملون (Truss): نظام إنشائي يتكون من قضبان مستقيمة متصلة عند أطرافها بمفاصل، يستخدم لتحمل الأحمال في الجسور والأسقف.

✓ خط عمل القوة: الخط المستقيم الذي تؤثر فيه القوة (الامتداد اللانهائي لمتجه القوة).

✓ الديناميكا الحرارية (Thermodynamics): علم يدرس تحولات الطاقة الحرارية إلى أشكال أخرى من الطاقة والعكس.

✓ القوة المستعرضة (Shear Force): القوة الداخلية التي تؤثر عمودياً على محور العنصر الإنشائي، وتحاول قصه.

بيزوميتر: وصل بماسورة مياه أفقية، ارتفع الماء في البيزوميتر 2.5 متر فوق مركز الماسورة. احسب الضغط عند مركز الماسورة (γ للماء = 1000 نيوتن/م³).
الحل: الضغط = γ × h = 1000 × 2.5 = 2500 باسكال (نيوتن/م²)

مانوميتر زئبقي: يقيس فرق الضغط بين نقطتين في ماء. الزئبق كثافته 13600 كجم/م³، والماء 1000 كجم/م³. باستخدام الارتفاعات المعطاة، يمكن حساب فرق الضغط من العلاقة:
PA - PB = h(ρزئبق - ρماء) × g

قانون الغازات العامة (P1V1/T1 = P2V2/T2):
غاز حجمه V1 عند T1=27°C (300K)، سخن إلى T2=327°C (600K)، وازداد الضغط إلى 6 أضعافه. احسب الحجم النهائي.
الحل: (P1 × V1) / 300 = (6P1 × V2) / 600 → V1 / 300 = (6V2) / 600 → V1 / 300 = V2 / 100 → V2 = V1 / 3 (الحجم النهائي ثلث الحجم الابتدائي).

سيارة كتلتها 3000 كجم تسير في منحنى أفقي نصف قطره 20 متر، قوة الطرد المركزي 24 كيلو نيوتن. احسب أقصى سرعة ومعامل الاحتكاك.
القوة الطاردة المركزية = (ك × ع²) / نق → 24000 = (3000 × ع²) / 20 → ع² = (24000×20)/3000 = 160 → ع = 12.65 م/ث (≈ 45.5 كم/س)
معامل الاحتكاك μ = قوة الطرد المركزي / (ك × ج) = 24000 / (3000×9.8) = 24000 / 29400 = 0.816