بكرة

مزايا

تتيح رفع أوزان كبيرة بسهولة نسبية وبأطوال حركة للحمل قصيرة.

ومن ناحية أخرى، في التطبيق العملي تقلل الاحتكاكات ووزن البكرات وكفاءة السلسلة من الربح الميكانيكي النظري، لذا تؤخذ هذه العوامل في الاعتبار عند التصميم والتشغيل.

البكرات التفاضلية

• الربح الميكانيكي (إهمالاً الاحتكاك)
• بحسب العلاقة النظرية للتفاضلية:
• الربح الميكانيكي = (R + r) / (R − r)

من جهة ثانية، تتألف البكرة التفاضلية من بكرتين متصلتين دورانيًّا ومثبتتين في الأعلى بقطرين مختلفين (R و r). تمر سلسلة لانهائية حول البكرتين وتمتد نهايتها إلى البكرة السفلية الحاملة للحمولة. إذا كان قطرا البكرتين العلويتين متساويين يبقى الحمل في موضعه عند سحب السلسلة بنفس الطول، أما عند اختلاف القطرين فتتحرك طرفا السلسلة بمقادير مختلفة فيؤدي ذلك إلى صعود أو هبوط الحمل. كلما صغر فرق القطرين (R − r) ازداد الربح الميكانيكي، ما يسمح برفع أوزان كبيرة مع تحريك قصير.

أنظمة البكرة والحبل

وفي السياق ذاته، لم يتم تدوين متى أو من طوّر أول بكرة، ولكن يُعتقد أن أرخميدس طور أول نظام بكرة "الثقل والمراوغة". كما هو مدون من قبل "بلوتارخ. بلوتارخ ذكر أن أرخميدس حرّك سفينة حربية كاملة مع رجالها باستخدام نظام بكرات معقد باستخدام قوته وحده فقط.

وفي السياق ذاته، البكرة السهلة يمكن تشبيهها بوضع حبل حول شجرة. أنظمة البكرة والحبل (الحبل قد يكون خيط رفيع أو قابل قوي) يمكن وصفهم بصورة حبل واحد يوصل القوة الحركية الخطية إلى الحمل عن طريق بكرة واحدة أو أكثر من أجل رفع الثقل (عادة ضد الجاذبية). لا طالما تم ذكر هذا النظام تحت قائمة المكائن البسيطة. في نظام الحبل الواحد والبكرات، يكون الربح الميكانيكي (في الوضعية الكاملة) مساوي لعدد البكرات في النظام. إن تم استخدام بكرة واحدة فعادة ما تكون من أجل تغيير الاتجاه فقط. ولكن في الحقيقة، كلما زاد عدد البكرات في النظام، قلت كفاءته، وذلك بسبب الاحتكاك الذي تولده في النظام.

أنواع الأنظمة

• هناك الكثير من الأنواع المختلفة لأنظمة البكرات:
• النظام الثابت: أي أن للبكرة محور ثابت مركز في مكانه ولا يتحرك.
• النظام المتحرك: أي أن البكرة لها محور حر يمكن أن يتحرك في الفراغ.
• النظام المعقد: هو مجموع النظامين الثابت والمتحرك.

من جهة ثانية، الثقل والمراوغة: هو نظام معقد للبكرات يتم فيه استخدام عدة بكرات على كل محور، لزيادة الربح الميكانيكي.