Kolo

Kolo  je hybatel , disk volně rotující nebo upevněný na otočné ose , umožňující tělu na něm umístěném se válet a neklouzat. Je široce používán pro přepravu zboží, je široce používán v různých mechanismech a nástrojích.

Etymologie

Slovo „kolo“ pochází z běžného slovanského *kolo ( rod p. *kolese) a dále se vrací k protoindoevropskému kořeni *kʷel- s významem „točit, otáčet se“ [1] [2] . Mluvčí protoindoevropského jazyka si jméno nevypůjčili, ale přišli s vlastním, aby označili kolo, a proto v jazycích indoevropských národů, geograficky vzdálených od sebe, příbuzní označení kola jsou stejná [3] .

Ze slova "kolo" je utvořeno slovo " chariot ".

Historie

Hans J. Holm (2019) v reprezentativní kompilaci nejstarších nálezů kol dokládá, že vývoj technologie kol probíhal v průběhu staletí, počínaje nejjednoduššími modely hraček. [4] . Například v roce 1981 oznámil rumunský archeolog M. Dinu nálezy hliněných koleček na vozících v osadách Cucuteni, které zhruba datoval do 2. poloviny 5. tisíciletí před naším letopočtem. V komorové hrobce Tsyushenskaya ( kultura Wartberg ) na megalitické desce z poloviny 4. tisíciletí př. Kr. E. byly nalezeny rytiny, schematicky znázorňující voly zapřažené do vozu [5] .

Keramický hrnec z polských Bronochic se schematickým znázorněním vozů se zapřaženými býky patří ke kultuře nálevkovitých pohárů a pochází z let 3635-3370 př . n. l. [6] .

Následující modely kol objevili archeologové A.D. Rezepkin na pohřbech kultury Maikop (Phagugape, Pshikuykhabl, Chishkho [5] ) na severním Kavkaze a A. V. Kondrashov na pohřbu kultury Novosvobodnenskaya na území Krasnodar (pol. 4. tis. př. n. l. e.) [7] [5] .

V Ljubljana barje ve Slovinsku našli kolo z jasanu o průměru 72 cm, které je staré více než pět tisíc let (3350-3100 př. n. l.) [8] . Modely čtyřkolových vozů z hlíny byly nalezeny na dvou pohřebištích pozdně bádenské kultury v Budakalaši a Szigetszentmartonu (východní Maďarsko), které pocházejí z let 3300-3100 před naším letopočtem. E. Na sídlišti kultury Horgen v Pressehausu (Švýcarsko) bylo nalezeno kolo se čtvercovým otvorem pro uchycení nápravy, které se otáčelo spolu s koly. To bylo datováno dendrochronologií do roku 3200 před naším letopočtem. E. Na rozdíl od nálezů ve Švýcarsku a Německu, ve stepní oblasti, stejně jako v Nizozemsku a Dánsku, byly otvory v kolech kulaté, náprava byla připevněna k tělu vozíku, což znamená, že vznikly různé evropské tradice výroby vozíků ještě před rokem 3200 před naším letopočtem. E.

Ve stepní zóně od řeky Dunaj na západě po horní tok řeky Manych na východě se nachází přibližně 160 pohřbů kultury Yamnaya se zbytky kolových vozidel (kola, vozy) a jejich hliněných modelů. a zbytky výkresů. Nejstarší z nálezů jsou datovány podle kalibrovaného měřítka do XXXII. století před naším letopočtem. E. [9]

Následující zmínky o kole se nacházejí ve starověké Mezopotámii (obrázek vozu v Uruku-5 [5] ) na konci 4. tisíciletí před naším letopočtem. E.

Stále více hmotných důkazů tedy hovoří ve prospěch skutečnosti, že „úplně první“ kolo se neobjevilo na Blízkém východě, jak se dříve věřilo, ale v Evropě [10] .

V Dmitrovské mohyle č. 6 v Záporožské oblasti (Ukrajina) byl u vchodu do pohřební komory nalezen dřevěný vůz katakombské kultury se zcela zachovalým kolem, starý 5 tisíc let [11] [12] .

Dvoukolový vozík s dochovaným kolem o průměru 0,6 m je znám z katakombového pohřbu „Tjagunova Mogila“ (asi před 5000 lety) v záporožské vesnici Maryevka [13] . Obě kola dvoukolového dřevěného vozíku z Hrobu Strážné věže kultury Yamnaya poblíž Dněpru (III. tisíciletí př. n. l.) byla vyrobena z masivního kusu dřeva, podélně seříznutého, s kulatými otvory pro nápravu a silnými náboji [14] .

Za předchůdce kola lze považovat již dříve známé dřevěné kluziště , které bylo umístěno pod přepravovaným nákladem. Zpočátku bylo kolo dřevěný kotouč namontovaný na ose a upevněný klínem . Obrazy saní s koly (3000 př.nl) byly nalezeny v Mezopotámii v sumerském městě Uruk . Do roku 2700 před naším letopočtem E. objevují se tam i kresby vagonů . Ve stejnou dobu začnou Sumerové pohřbívat své krále spolu se svými vozy . Tyto pohřby byly nalezeny v Kish , Ur , v elamském městě Susa .

Čtyřkolový vůz z pohřebního komplexu Ulan IV kultury Western Manych Catacomb v Rostovské oblasti byl vyroben ve 23. století před naším letopočtem [15] . D. Anthony a Vinogradov (1995) datovali vůz klasického typu na pohřbu kultury Sintashta v oblasti Křivého jezera ( Čeljabinská oblast ) do roku 2026 před naším letopočtem. E.

Ve II tisíciletí před naším letopočtem. E. , design kola se vylepšuje: kolo s paprsky se objevuje na jižním Uralu , v Malé Asii  - s nábojem a ohnutým ráfkem [16] . Později, v prvním tisíciletí př.n.l. E. Keltové začali ke zvýšení pevnosti kol svých vozů používat kovový ráfek , který byl v průmyslové éře u většiny vozidel nahrazen pryžovými pneumatikami pro tlumení nárazů [17] .

Navzdory skutečnosti, že kolo je považováno za neznámé mezi civilizacemi předkolumbovské Ameriky , některé národy, jako například Inkové , se k jeho objevení přiblížily. Použití pro konstrukci charakteristických zařízení kluziště - válcového masivního těla pro zhutňování půdy, naznačuje odmítnutí použití kola v dopravě, a nikoli absenci objevu principu kola. Některé kultury (například Olmékové ) vyráběly keramické a dřevěné figurky zvířat na kolečkách - možná plnily rituální funkce, nebo to byly možná jen hračky. Na základě toho lze předpokládat, že první kolo se objevilo jako hračka .

Také před příchodem Evropanů nebyla kola známa původním obyvatelům Austrálie a jižní Afriky .

Vynález kola přispěl k rozvoji mnoha řemesel . Kruh se používal na hrnčířském kruhu , mlýně , kolovratu , soustruhu . V zavlažovacích zařízeních, v manufakturách , dolech atd. se používala vodní kola .

Vynález kola dal impuls k rozvoji vědy obecně. Používá se tedy v astrolábech a dalších vědeckých přístrojích. V mechanice je ozubené kolo široce používáno .

Význam kola v ekonomické sféře se projevil v jeho metaforickém zbožštění v podobě „Věčného návratu“, reinkarnace atd. V různých kulturách je kolo symbolem pohybu slunce , v buddhismu symbolizuje právo a pravda, symetrie a dokonalost Dharmy , mírové změny. Okřídlené kolo je spojeno s rychlostí, kolo vozu s pravidlem a silou. Ve starověké řecké a římské mytologii je kolo se šesti paprsky atributem Dia (Jupitera) jako nebeského boha [18] .

Mechanika

Kolo výrazně snižuje energetické náklady na pohyb nákladu na relativně rovném povrchu. Při použití kola se pracuje proti valivé třecí síle, která je za podmínek umělé vozovky výrazně menší než kluzná třecí síla .

Hlavní kinematické a dynamické vztahy mezi různými částmi kola jsou odvozeny z toho, že je považováno za pevné těleso , a jsou určeny na základě geometrických vlastností, počátečních podmínek, provozních podmínek a dalších věcí. Kolo je považováno za nejjednodušší stroj , když je namontováno na pevné nebo otočné ose, která prochází jeho středem. Kolo je často instalováno tak, aby zajišťovalo pohyb, v takovém případě je součástí vozidla a zajišťuje pohyb s velkou účinností. Pokud je náprava spojena se dvěma koly, pak se kola otáčejí, jako by byla jedním tělem.

Náprava kola je jedním ze šesti nejjednodušších mechanismů. Umožňuje vám získat mechanickou výhodu ( angl.  Mechanical vyhody ) zvýšením aplikované síly v důsledku točivého momentu . Pointa je, že k přilnavosti mechanismu k zemi dochází pouze podél podrážky kol, fungují jako nosný systém pro vozidlo, což snižuje energetické ztráty, i přes takové nedostatky, jako je pružnost kol a ztráta kroutící moment v ložiskách . Při použití kol pro různá vozidla je také nutné zajistit potřebnou přilnavost k zemi, čehož lze dosáhnout použitím vlnitých kol.

Geometrie kol

Geometrie kola vychází z geometrie kruhu . Parametry kruhu jsou následující:

Obecnější výraz:

kde

Kruhový objezd

Problém přímočarého rovnoměrného pohybu je ekvivalentní problému rotace . Proměnné vzdálenosti, rychlosti a zrychlení jsou ekvivalentní úhlovým proměnným: úhel, úhlová rychlost a úhlové zrychlení. Všechny tři, jak je vidět z předchozí části, jsou spojeny lineárními závislostmi [19] :

Když shrneme všechny tři, vidíme:

Uvedené tři vztahy jsou odvozeny z geometrie kola, kde délka oblouku kružnice závisí na daném úhlu natočení volantu vyjádřeném v radiánech, vynásobeném poloměrem kružnice, přičemž při otočení kola o jednu otáčku pokryje vzdálenost rovnou obvodu, která odpovídá úhlu řízení v radiánech 2π. Zrychlení způsobené změnou směru rychlosti lze zjistit tak, že rychlost provede úplnou změnu směru za stejnou dobu T, kterou objekt potřebuje k provedení jedné otáčky. Potom vektor rychlosti urazí dráhu o délce 2π v každých T sekund:

Kde:

Charakteristika kola závisí na kvalitě jeho přilnavosti k valivému povrchu. Každé auto má přilnavost k vozovce v místě kontaktu, takže relativní posunutí kola v tomto bodě je přibližně nulové. Kinematiku kola lze vysvětlit následujícím výrazem, kdy při řešení problému mechaniky kontinua můžeme určit rychlost libovolného bodu VP , když známe rychlost kteréhokoli jiného bodu:

Kde:

Přilnavost kola k zemi musí být účinná, protože je zřejmé, že pokud je rychlost v místě kontaktu kola se zemí odlišná od nuly, pak kolo prokluzuje. Z výše uvedeného výrazu vyplývá, že existuje lineární vztah mezi velikostí rychlosti v libovolném bodě na zemi a vzdáleností mezi bodem dotyku a rovinou rotace. Díky znalosti kinematiky pohybu lze rychlost rozložit na dvě složky:

To rozděluje rychlosti na dva druhy: na jedné straně rychlost, kterou by pozorovatel cítil, kdyby se nacházel na samotném kole, a na druhé straně rychlost, kdyby se nacházel uvnitř jedoucího vozidla. Je zřejmé, že rychlost otáčení bodů umístěných na koncích poloměrů je rovna lineární rychlosti. To může být intuitivní, protože aby bylo možné provést úplnou otáčku, musí kolo ujet vzdálenost rovnou délce jeho obvodu [19] .

Konstrukce a opotřebení

Složení automobilového kola obsahuje disk, ráfek, pneumatiku , někdy komoru, montážní šrouby atd., dvojkolí železničního vozu má nápravu a dva disky pevně uchycené za studena - odtud název dvojkolí

Opotřebení pneumatik automobilu je téměř vyřešený problém (se správně nastavenými úhly kol ); moderní pneumatiky najedou přes 100 000 km . Nevyřešeným problémem je opotřebení pneumatik na kolech letadel : při kontaktu pevného kola s betonovou vozovkou ranveje rychlostí několika set kilometrů za hodinu dochází k enormnímu opotřebení pneumatik.

V autě

V obecně přijímané automobilové terminologii [20] se kolo nazývá pouze sestava umístěná mezi nábojem a pneumatikou (viz obr.) , která se zase skládá z ráfku , na kterém pneumatika sedí, a disku nebo paprsků . které slouží ke spojení ráfku s nábojem.

Navzdory tomu v každodenním životě motoristé velmi často nazývají kolo v tomto smyslu „ráfek“ („kola z lehkých slitin“, „kola z lehkých slitin“ atd.).

Kola prvních automobilů se v podstatě nelišila od kol koňských povozů a byla vyrobena ze dřeva. Následně se objevila kola s kovovým ráfkem a dřevěnými paprsky, stejně jako s kovovými drátěnými paprsky, jako kola motocyklů. Pneumatiky zpočátku vypadaly jako plné gumové pásy, později je s rostoucími rychlostmi vystřídaly vzduchové pneumatiky, jejichž výška profilu se až do 60. let neustále zvyšovala, čímž se zvyšoval jízdní komfort a nosnost vozidla. Gumičky bylo možné nalézt na nákladních automobilech již ve 20. letech 20. století a pevné pneumatiky lze i dnes používat na vojenských vozidlech – pryžové pneumatiky , které byly poprvé vyvinuty pro obrněná vozidla během první světové války.

Od 20. let 20. století začala být paprsková kola postupně nahrazována koly s lisovanými kovovými disky, jejichž výroba byla jednodušší a levnější. Již v polovině další dekády se staly de facto standardem, ale na některých místech, např. v USA, si nadále udržovaly určitou oblibu mezi kupujícími drahých vozů až do 50. a 60. let jako příplatková výbava či dokonce tovární varianta (v některých případech a v 80. - 90. letech 20. století byla například tovární paprsková kola nabízena na Cadillac Deville Brougham až do roku 1996). Dnes je spojován především s klasickými vozy a subkulturou lowriderů .

V 60. letech se jako sportovní varianta objevila kola, zcela nebo částečně odlitá z lehké slitiny, hliníku nebo hořčíku . Dnes se jimi dodává téměř většina aut.

V mechanismech

Bez ozubených kol (převodů) mnoho mechanismů nemůže fungovat. Patří mezi ně hodiny (včetně hodin náramkových, nástěnných a věžních), budíky , vodní a větrné mlýny , hrady , propusti , lanovky a mnoho dalších.

Originální typy kol

V přírodě

Lidské vynálezy se často objevují jako napodobeniny přírody (např. rané konstrukce letadel připomínaly ptáky) [22] , ale v přírodě je jen velmi málo návrhů, které připomínají kolo. Vědci to připisují skutečnosti, že [23] :

G. Scholz [24] uvádí jako možné analogy kola:

Příkladů pasivního válení v přírodě je mnohem více. Scholz poukazuje zejména na:

Na mikroskopické úrovni mají bakterie biochemický mechanismus axiální rotace ( bičík ), ale bakterie se „nekutálejí“ kolem osy-bičíku v doslovném smyslu tohoto slovesa [23] , v makroskopickém neexistují obdoby bičíku. svět.

Jako nejbližší příklad (a možný prototyp) kola Scholz ukazuje na hnojníka , který sroluje zvířecí exkrementy do koule a poté je stočí do díry. Jeden pár zadních nohou zároveň drží míč ze dvou protilehlých stran, čímž tvoří obdobu osy [25] .

Červené krvinky v cévách tvoří složité struktury, které se otáčejí jako kolo, a to jak po stěnách cév, tak v plazmě , což vede ke snížení odporu proti průtoku krve. Jev objevil sovětský vědec A. L. Čiževskij v roce 1951 [26]

V symbolice

Ve vexilologii a heraldice

Kolo v heraldice  je umělá neheraldická figura tvořená prstencem s paprsky vycházejícími ze středových paprsků . Figurku lze také doplnit dalším prstenem nebo kuličkou (bezant) uprostřed. Počet a tvar paprsků, tvar prstenu a koule se velmi liší a tvoří širokou škálu variant této postavy. Umělecký obraz může být doplněn o další prvky, jako jsou křídla, šípy atd.

V heraldickém popisu může být kolo blasonováno jako prsten , a proto jej někteří heraldici nepovažují za samostatnou heraldickou figuru.

V moderní heraldice je kromě jednoduchého známé použití následujících variant kola:

Na erbech a vlajkách některých zemí, měst, městských částí apod. jsou ozubená kola nebo jejich segmenty (podrobněji zde ).

Kolo je důležitou vexilologickou postavou ve vlajce a znaku moderní Indie. V tomto případě symbolizuje zákon ( dharmu ). Kolo je umístěno na cikánské vlajce symbolizující nomádský život Romů a jejich indické kořeny. Je také přítomen na znaku Mongolska , odkazující na buddhismus .

Viz také

Poznámky

  1. Chernykh P. Ya. Historický a etymologický slovník moderního ruského jazyka: ve 2 svazcích - 3. vydání, stereotyp. — M.: Rus. yaz., 1999. T. 1. S. 411.
  2. Kolo  // Etymologický slovník ruského jazyka  = Russisches etymologisches Wörterbuch  : ve 4 svazcích  / ed. M. Vasmer  ; za. s ním. a doplňkové Člen korespondent Akademie věd SSSR O. N. Trubačov , ed. a s předmluvou. prof. B. A. Larina [sv. já]. - Ed. 2., sr. - M  .: Progress , 1986-1987.
  3. David W. Anthony. Kůň, kolo a jazyk: Jak jezdci z doby bronzové z euroasijských stepí utvářeli moderní svět. - Princeton University Press, 2010. - S. 34. - 566 s. — ISBN 1400831105 .
  4. Hans JJG Holm: Nejstarší nálezy kol, jejich archeologie a indoevropská terminologie v čase a prostoru a rané migrace kolem Kavkazu. Archaeolingua Alapítvány, Budapešť, 2019, ISBN 978-615-5766-30-5
  5. 1 2 3 4 "Russian discovery": Kolo nebylo vynalezeno v kopii East Archival ze dne 1. července 2015 na Wayback Machine // MK, 06/16/2011
  6. Parpola, Asko; Carpelan, Christiane. Kulturní protějšky protoevropštiny  . - New York, London: Routledge , 2005. - S. 121-122. — ISBN 978-0700714636 .
  7. Kondrashov AB, Rezepkin A.D. Novosvobodnenskoye pohřeb s vozem // KSIA. 1988. Vydání. 193.
  8. Kolo s nápravou . // koliscar.si. Získáno 25. července 2013. Archivováno z originálu 5. září 2013.
  9. Kulbaka V. , Kachur V. Indoevropské kmeny paleometalové epochy. - Mariupol: Renata, 2000. - 80 s.
  10. Rezepkin A. D. Problém původu kolové dopravy a její výskyt na severním Kavkaze // Čtvrtá archeologická konference Kuban. Abstrakty a zprávy. Krasnodar. 2005.
  11. Poklady Dmitrovského mohyl, 2015 . Datum přístupu: 23. února 2016. Archivováno z originálu 5. března 2016.
  12. Berďanští archeologové dokončili výzkumy mohylových pohřebišť v Dmitrovce (nepřístupný odkaz) . Datum přístupu: 20. února 2016. Archivováno z originálu 4. března 2016. 
  13. Čeredničenko N. N. , Pustovalov S. Zh. Válečné vozy a vozataje ve společnosti katakombové kultury (na základě vykopávek v oblasti dolního Dněpru) Archivní kopie ze dne 23. března 2018 na Wayback Machine // Sovětská archeologie, 1991, č. 1, str. 206-216.
  14. Treťjakov N. N. , Mongait A. L. (ed.) Eseje o historii SSSR - M .: Akademie věd SSSR, 1956. - 633 s.
  15. Shishlina NI , Kovalev DS , Ibragimova ER Vagóny kultury katakomb euroasijských stepí, 2015
  16. kdo vynalezl nebo vynalezl kolo? / Velké vynálezy . Datum přístupu: 26. ledna 2009. Archivováno z originálu 11. dubna 2008.
  17. Historie Ruska. Svět, světové dějiny - Historie kola . Získáno 10. října 2007. Archivováno z originálu 12. října 2007.
  18. Kolo // Slovník symbolů . — 2000.
  19. 1 2 Proměnné těžiště a rotace  (anglicky) (2000). Získáno 8. července 2009. Archivováno z originálu dne 8. června 2009.
  20. GOST R 52390-2005. Oddíl 2. Termíny a definice, str. 1 . Získáno 16. února 2015. Archivováno z originálu 16. února 2015.
  21. Nekonečné režimy jízdy  (nedostupný odkaz)
  22. Scholz, 2008 , str. 139.
  23. 1 2 Scholz, 2008 , s. 142.
  24. Scholz, 2008 , str. 141-142.
  25. Scholz, 2008 , str. 143.
  26. Chizhevsky A. L. Strukturální analýza pohybující se krve. M.: Nakladatelství Akademie věd SSSR, 1959.
  27. Hall, Adelaide S. Glosář důležitých symbolů v jejich hebrejštině : pohanské a křesťanské formy  . - 2005. - S. 56. - ISBN 9781596055933 .
  28. Monosov B. M. 10. laso. Wheel of Fortune // Fireball-3: Seznámení s astrálním světem. - Petrohrad. : Něvský prospekt, 2003. - S. 91-99. — 128 str. — ISBN 5-94371-242-9 . .
  29. Roszheldorský řád ze dne 13.3.2013. č. 79 "O schvalování vzorků uniforem, norem pro poskytování oděvních příspěvků, uniforem, výstroje a příslušných osobních ochranných pracovních prostředků pro zaměstnance federálního státního podniku "Rezortní zabezpečení železniční dopravy Ruské federace" . Datum přístupu: 20. listopadu , 2017. Archivováno 18. listopadu 2017.

Literatura

Odkazy