اختراع البكرة وأهميتها التاريخية

تم اختراع البكرة من قبل العالم أرخميدس في عام 287 قبل الميلاد، وذلك لتسهيل نقل السفن الحربية المثقلة بالجنود. كما استُخدمت البكرة المركبة لسحب السفن إلى بر الأمان. وقبل ذلك، كانت بكرات الحبال تُستخدم في بلاد ما بين النهرين لأغراض رفع المياه، حيث يُعتقد أن هذا حدث في عام 1500 قبل الميلاد.

في عام 1730 ميلادي، طور العالم بنجامين فرانكلين نظامًا خاصًا للبكرة بعد أن أنشأ مطبعة في الطابق الثالث من مبنى جيرارد لويد في مدينة فيلادلفيا. كان هدفه هو إدخال آلة الطباعة إلى المبنى، إلا أنه واجه صعوبة بسبب ضيق الدرج. وفي يوم من الأيام، لاحظ عربة تُسحب بواسطة الخيول، مما ألهمه تصميم بكرة لرفع الآلة إلى الطابق الثالث. من هنا، تعاون مع علماء آخرين لتعميم هذا الاختراع وتنفيذه بشكل فعال.

ما هي البكرة؟

تُعرف البكرة على أنها جهاز يتكون من سلسلة أو حبل يلتف حول عجلة ذات أخدود. تُستخدم لرفع الأثقال عن طريق تعليقها في نهاية أحد طرفي السلسلة. ويتم وضع العجلة على محور، مما يسهل حركة الحبل ويغير اتجاهه. يمكن وصف البكرة بأنها أسطوانة تحتوي على أخدود يمتد حول محيطها، والذي يتم تحريكه بواسطة الحبل أو السلسلة الحديدية أو حزام يمتد داخل الأخدود.

أنواع البكرات

توجد عدة أنواع من البكرات، نذكر منها:

• البكرة الثابتة

تتميز البكرة الثابتة بوجود محور ثابت، وتستخدم بشكل رئيسي لتغيير اتجاه القوة المؤثرة على الحبل. وهذه البكرة تُوفر ميزة ميكانيكية تتمثل في توازن القوة على جانبيها.

• البكرة المتحركة

تتضمن البكرة المتحركة محورًا حرًا، مما يسمح لها بالتحرك في الفراغ. تُستخدم هذه البكرة لزيادة القوة المؤثرة، حيث تثبت أحد طرفي الحبل، مما يؤدي إلى مضاعفة القوة عند سحب الطرف الآخر المرتبط بالجهاز.

• البكرة المركبة

تجمع البكرة المركبة بين مفهوم البكرات الثابتة والمتحركة، حيث يُمكن وضع عدة بكرات على كل محور، مما يزيد من الميزة الميكانيكية المتاحة.

استخدامات البكرة المتعددة

تُعد البكرات من الأجهزة الأساسية المستخدمة لرفع الأوزان وتطبيق القوة ونقل الطاقة. ومن استخداماتها الشائعة:

• تُستخدم في رافعات البناء الكبيرة لرفع الأحمال الثقيلة باستخدام محركات ذات قدرة ضعيفة.
• تُستعمل في أجهزة رفع الأثقال بالنوادي الرياضية وعجلات الدراجات.
• تعتمد المصاعد الكهربائية على بكرات، حيث تقوم بعملها بفضل وزن ثقيل يتأثر بفعل الجاذبية الأرضية، بالإضافة إلى محرك صغير لتحديد اتجاه حركة المصعد.
• تُستخدم في تحريك ستائر النوافذ، وسواري الأعلام، وحبال الغسيل.
• تُستخدم لنقل دلاء المياه من الآبار، كما تستخدم في الخطوط الانزلاقية، ووسائل تسلق الصخور، والقوارب، ومصائد السمك.
• تُستعمل أيضًا في تركيب وتشغيل المركبات الفضائية والطائرات.