تعریف ساده اهرم

مزیت مکانیکی قرقره

علوم تجربی (کلهری)

آموزش کامل اهرم ها + قرقره هاعلوم سال سوم راهنمایی

اهرم اولین بار توسط دانشمند یونانی، اَرَشْمیدُس در سال ۲۶۰ قبل از میلاد توصیف شده است. او گفته است: «به من جایی برای ایستادن بدهید، من زمین را جابه‌جا خواهم کرد.»
اهرم از سه بخش بازوی محرک، بازوی مقاوم و تکیه‌گاه تشکیل شده است.نیروی محرک بر بازوی محرک وارد می‌شود و نیروی مقاوم که معمولاً وزنه است، بر بازوی مقاوم وارد می‌شود. اهرم‌ها بسته به محل تکیه‌گاه به سه دسته تقسیم‌بندی می‌شوند.

بطور ساده منظور ما از اهرم میله ای است که میتواند حول یک تکیه گاه دوران کند .مانند الاکلنگ،دیلم ،قرقره ،و …..

اهرم ها یا ماشینها با پنج ویژگی یا حالت به ما کمک می کنند

1-افزایش یا کاهش نیرو مانند ناخن گیریا قیچی سلمانی

2- تغییر جهت نیرو مانند جک ماشین

3-افزایش مسافت مانند جاروی رفتگران

۴-افزایش سرعت مانند استفاده از فرغون یا سطح شیبدارکه بارها یا وسایل سریع تر جابجا میشوند

5-انتقال نیرو که در تمامی ماشین ها انتقال نیرو وجود دارد وبه نوعی نیرو را منتقل می کنند.

اهرم بر اساس قرار گرفتن محل تکیه گاه, نیروی محرک و نیروی مقاوم به چند نوع تقسیم می شوند:

الف) اهرم نوع اول

در صورتیکه تکیه گاه بین نقطه اثر نیروی مقاوم و نیروی محرک باشد, اهرم از نوع اول است.

اهرم نوع اول به سه حالت دیده می شود:

زمانیکه تکیه گاه درست در وسط نیروی محرک و نیروی مقاوم قرار گرفته باشد, در این صورت بازوی محرک و بازوی مقاوم با هم برابرند.

در این حالت, اهرم فقط از راه تغییر جهت نیرو به ما کمک می کند.

نکته: مزیت مکانیکی این اهرم همیشه یک است.
مانند قرقره ثابت ،آلاکلنگ

زمانیکه تکیه گاه بین نیروی محرک و نیروی مقاوم ولی نزدیک به نیروی مقاوم باشد, در این حالت, اهرم از راه های زیر به ما کمک می کند.

۱)تغییر جهت نیرو: زیرا تکیه گاه بین نیروی محرک و مقاوم قرار دارد.

۲) افزایش نیرو: زیرا بازوی محرک بزرگتر از بازوی مقاوم است. (LR>LE)

نکته: مزیت مکانیکی این اهرم همواره از یک بیش تر است.

زمانیکه تکیه گاه بین نیروی محرک و نیروی مقاوم بوده ولی نزدیک به نیروی محرک باشد, در این حالت اهرم از راه های زیر به ما کمک می کند.

۱)تغییر جهت نیرو: زیرا تکیه گاه بین نیروی محرک و مقاوم قرار است.

۲) افزایش مسافت اثر نیرو: زیرا بازوی مقاوم بزرگتر از بازوی محرک است. (LR >LE)

نکته: مزیت مکانیکی این اهرم همواره از یک کم تر است.

مانند قیچی کاغذ بری

در این نوع از اهرم تکیه گاه بر یکی از دو انتهای میله منطبق است، اگر نیروی محرک بر انتهای دیگر میله و بطور قائم به سمت بالا وارد شود، نیروی مقاوم بر وسط میله در راستای قائم و به سمت بالا وارد می‌شود. در این حالت نیروی مقاوم بین تکیه گاه و نیروی محرک قرار دارد.

اهرم نوع دوم مانند :چرخ دستی -فرغون - فندق شکن،گیوتین کاغذ،پانچ-درب بطری باز کن و…

در این نوع اهرم که عکس نوع دوم است. میله از یکی از دو انتهای خود از بالا به تکیه گاه تکیه کرده است و نیروی محرک بر وسط میله اثر می‌کند، در راستای قائم و به سمت بالا و نیروی مقاوم بر انتهای دیگر میله و در راستای قائم به سمت بالا وارد می‌شود. در این نوع اهرم نیروی محرک بین تکیه گاه و نیروی مقاوم قرار دارد. مزیت مکانیکی اهرم همچون هر ماشین از نسبت نیروی محرک و مقاوم بدست می‌آید.

البته اگر از اصطکاک صرفنظر کنیم، مزیت مکانیکی اهرم از نسبت طول بازوی محرک بر طول بازوی مقاوم هم بدست می‌آید.

مانند :دست وپای انسان ،راکت تنیس، چوب بیس بال ،برف پاک کن ماشینِ -انبریخ – جاروی فراشی- موچین- قند گیر و….

مزیت مکانیکی یک اهرم به ما نشان می‌دهد که استفاده از یک اهرم (به طور کلی هر ماشین ساده) چه قدر مفید است و ماشین، نیروی وارده را چند برابر کرده است. مزیت مکانیکی کمیتی بی‌بُعد می‌باشد.

رابطه کلی برای تمام ماشین‌ها یا مزیت مکانیکی واقعی ('A) : نیروی مقاوم R (نیرویی که ماشین بر جسم وارد می‌کند) تقسیم بر نیروی محرک E (نیرویی که ما بر ماشین وارد می‌کنیم).

R: نیروی مقاوم
E: نیروی محرّک

رابطه ویژه اهرم‌ها در صورت وجود نداشتن اصطکاک (مزیت مکانیکی کامل (A) ) : در صورت وجود نداشتن اصطکاک مزیت مکانیکی کامل داریم که از تقسیم طول بازوی محرک (LE)، بر طول بازوی مقاوم (LR) به دست می‌آید:

LE : طول بازوی محرک
LR : طول بازوی مقاوم

نکته: در صورتیکه از اصطکاک صرف نظر کنیم, مزیت مکانیکی اهرم را می تعریف ساده اهرم توان از رابطه زیر بدست آورد

آموزش قرقره ها

شخصی می‌خواهد وزنه فوق العاده سنگینی را نه از راه پله بلکه از طریق پنجره ساختمان به داخل ساختمان انتقال دهد. او برای این کار از طناب و قرقره استفاده می‌کند. این وسایل باعث می‌شوند که وزنه با نیروی کمتر از وزن خود بالا کشیده شود. این کار چگونه عملی می‌شود؟

قِرقِره چرخی است که در لبه‌های خود شیاری دارد برای نگهداشتن طناب یا کابل. قرقره از ماشین‌های ساده است و معمولاً برای کاهش نیروی لازم برای کشیدن یا بلند کردن بارها طراحی می‌شوند.

یکی از انواع قرقره ی ساده ،قرقره ی ثابت است.

سیستمی را در نظر بگیرید که قرقره از جایی آویزان است و در آن طناب به قرقره ای وصل شده است در این حالت طناب از روی قرقره می گذرد .اگر طناب همگن باشد،کشش طناب در تمام طول آن یکسان خواهد بود.اگر کشش در یک طرف قرقره با طرف دیگرش متفاوت باشد، قرقره شروع به چرخش می کند تا کشش طناب ها در طرفین برابر شود. در حالت کلی قرقره ثابت فقط جهت نیرو راتغییر می دهد. پس مزیّت مکانیکی این قرقره همواره برابر ۱ است .
مزیت مکانیکی این قرقره همواره برابر یک است و از راه تغییر جهت نیرو به ما کمک می کند.

توجه: این قرقره نظیر اهرم نوع اول حالت اول است.

سیستم دیگری که به بالا بردن اجسام کمک می‌کند قرقره متحرک است. انتهای طنابی را به تکیه گاه ثابتی ببندید و انتهای دیگرش را که از شیار قرقره متصل به وزنه‌ای وصل تعریف ساده اهرم شده، عبور داده و بالا بکشید.

درست است که به کمک قرقره‌ها جسم را با نیروی کمتری بالا می‌برید، اما باید طناب را بیشتر از حالتی که جسم را مستقیما بالا می‌برید، بکشید. هر بار که طناب را ۳ متر با دست بکشید، جسم فقط ۱٫۵ متر بالا می‌آید. توجیه این مساله چنین است که اگر جسم ۱٫۵ متر بالا بیاید، هر دو طرف طناب که جسم را نگه داشته‌اند نیز ۱٫۵ متر کوتاه می‌شوند. بنابراین، باید ۳ متر طناب کشیده باشید. یعنی، جسم با نیرویی برابر نصف وزن آن بالا کشیده می‌شود.

وزن جسمی که بالا کشیده می‌شود را نیروی مقاوم و فاصله‌ای که جسم بالا می‌رود را بازوی مقاوم می‌نامند. نیرویی که به کار می‌برید، نیروی محرک و مسافتی که این نیرو در آن اعمال می‌شود بازوی محرک نام دارد. بازوی محرک همواره برابر است با حاصلضرب بازوی مقاوم در تعداد طنابها.

این قرقره از راه افزایش نیرو به ما کمک می کند.

مزیت مکانیکی کامل این قرقره برابر ۲ است. زیرا بازوی محرک (قطر چرخ) همواره دو برابر بازوی مقاوم (شعاع چرخ) است.

نکته: قرقره متحرک مانند اهرم نوع دوم است, با این تفاوت که مزیت مکانیکی اهرم (با تغییر دادن محل نیروی مقاوم) قابل تغییر است در حالیکه مزیت مکانیکی این قرقره تغییر نمی کند.(A=2)

هدف از به کار بردن دستگاه‌ها کاهش نیروی محرک است. می‌توان دستگاه قرقره‌ها را طوری باهم ترکیب کرد که نیروی محرک بازهم کمتر شود. اگر قرقره متحرکی که وزنه‌ای به آن بسته شده را از طریق طنابی به یک قرقره ثابت سوار کنیم. نیروی مقاوم به جای دو طناب، میان سه طناب تقسیم می‌شود. در این حالت بازوی محرک سه برابر بازوی مقاوم می‌باشد. با استفاده از قرقره‌های بیشتر، بازهم می‌توان نیروی محرک را کمتر کرد.

در ترکیب قرقره‌های مرکب چنین تصور می‌شود که اصطکاک بیشتر ظاهر می‌شود، در صورتیکه اصطکاک در آرایش هندسی دستگاه تأثیری ندارد. اما اصطکاک طناب با قرقره مهم است که برای کاهش آن (تا ناچیز و قابل صرف نظر شود) شیار قرقره را روغن کاری می‌کنند.

برای آنکه به مزیت های مکانیکی بالاتری دست یافت می توان دو یا چند قرقره ثابت و متحرک را با هم ترکیب کرد و یک قرقره مرکب به وجود آورد. در این حالت قرقره ها را به شکل های مختلفی با یکدیگر ترکیب می کنیم.

الف) در یک روش, برای بستن تمام قرقره ها فقط از یک رشته نخ استفاده می شود.

در این حالت برای به دست آوردن مزیت مکانیکی کامل دستگاه به دو صورت عمل می کنیم:

۱- تعداد نخ های متصل به قرقره متحرک را می شمریم.

۲- نیروی کشش نخ (T) را مشخص کرده و مزیت مکانیکی کامل را به دست می آوریم.

ب) قرقره های ارشمیدس:

برای اتصال این قرقره ها به یکدیگر از چند رشته نخ استفاده می شود.

برای بدست آوردن مزیت مکانیکی کامل این دستگاه از دو راه استفاده می شود:

الف) نیروی کشش نخ (T) را مشخص می کنیم.

توجه: وجود قرقره ثابت در مزیت مکانیکی کامل دستگاه هیچ تاثیری ندارد ولی چون کشیدن ریسمان به سمت پایین آسانتر از کشیدن به سمت بالاست گاهی برای آسانتر شدن کار از قرقره ثابت استفاده می شود.

ج) ممکن است قرقره به صورت زیر به یکدیگر وصل شده باشند, در این صورت برای به دست آوردن مزیت مکانیکی کامل.

۱) از راه کشش نخ استفاده می کنیم.

تذکر: قرقره ها را به شکل های گوناگون می توان با هم ترکیب کرد. در هر مورد برای به دست آوردن مزیت مکانیکی کامل می توان از نیروی کشش نخ استفاده کنیم.

محدودیت افزایش نیرو

کم کردن نیروی محرک با به کار بردن تعداد بیشتری از قرقره‌ها محدودیت دارد. زیرا در تحلیل اخیر از عواملی همچون نیروی اصطکاک، وزن قرقره‌های متحرک کشسانی طناب و مقاومت هوا صرف نظر کرده‌ایم. در حالت واقعی مسئله، هر بار که یک قرقره اضافه کنیم اصطکاک دستگاه افزایش می‌یابد. اگر قرقره متحرک باشد که در واقع این نوع قرقره نیروی محرک را کاهش می‌دهد، وزن آن به نیروی مقاوم اضافه می‌شود. نیروی محرک در یک دستگاه واقعی همواره از نیروی محرک آرمانی که با تقسیم نیروی مقاوم میان طنابها بدست می‌آید، بزرگ‌تر است.

اگر تعداد قرقره‌ها تعریف ساده اهرم افزایش یابد ممکن است مقدار نیروی مقاوم به طور قابل ملاحظه‌ای افزایش یابد. نیروی اصطکاک نیز، با اینکه باعث افزایش نیروی محرک می‌شود، هیچ تأثیری در مقداری که باید طناب کشیده شود، ندارد.قرقره‌های مرکب به طور کلی به سه دسته تقسیم می‌شوند:۱-قرقره‌های مرکبی که اجزای آنها توسط یک رشته نخ به هم متصل شده اند و برای به دست آوردن مزیت مکانیکی کامل آنها باید رشته خ‌های متصل به قرقره‌های متحرک را شمرد.۲-قرقره‌های مرکبی که با چند رشته نخ متصل شده اند و مزیت مکانیکی کامل آنها از فرمول دو به توان تعداد قرقره‌های متحرک به دست می‌آید.انواع دیگری از قرقره‌های مرکب نیز وجود دارند که برای به دست آوردن مزیت مکانیکی آنها باید از راههای دیگری استفاده کرد.

انواع قرقره های صنعتی:

مزیت مکانیکی قرقره

طبق تعریف نسبت بازوی محرک بر بازوی مقاوم یا نیروی مقاوم بر نیروی محرک مزیت مکانیکی دستگاه است. این مقدار برای قرقره ثابت و متحرک ۲ بوده و برای قرقره متحرکی که از دو تا قرقره ثابت و متحرک تشکیل شده برابر ۳ است.

مزیت مکانیکی واقعی قرقره:

نیروی مقاوم بر نیروی محرک

مزیت کامل قرقره:

بازوی محرک بر بازوی مقاوم یا جابجایی نیروی محرک بر جابجایی نیروی مقاوم

بازده دستگاه مقابل ۹۰% است. برای بالابردن یک وزنه ی ۱۳۵۰ نیوتنی چه مقدار نیروی محرک نیاز داریم؟

اهرم مالی چیست؟

همواره درصد قابل توجهی از آحاد جامعه به دنبال مسیری برای سرمایه‌گذاری و حفظ ارزش پول خود در مقابل تورم هستند. بازارهای سرمایه‌گذاری بسیاری وجود دارند که افراد بنا به دانش مالی و توانایی‌های خود می‌توانند در آن‌‎ها فعالیت ‌کنند. همچنین ابزارهای متنوعی در این بازارهای مالی وجود دارند که فرآیند سرمایه‌گذاری و حفظ ارزش پول را برای سرمایه‌گذاران مهیج‌تر و تسهیلات بیشتری را برای شخص فراهم می‌کنند.
یکی از این ابزارهای پرطرفدار در بازارهای مالی، اهرم مالی است. افراد با استفاده از اهرم مالی قادر به سودسازی بیشتر در فرآیندهای سرمایه‌گذاری هستند. علاوه بر افراد حقیقی، شرکت‌ها و ارگان‌های حقوقی نیز تحت شرایط تعریف شده‌ای قادر به استفاده از این ابزارها در پروسه فعالیت‌های مالی خود هستند. به منظور آشنایی بیشتر با اهرم مالی در بازارهای مالی، به خصوص بازار بورس، در این مقاله با ما همراه باشید.

اثر اهرمی چیست؟

نظریه اثر اهرمی، برای نخستین بار توسط پژوهشگری به نام Black مطرح شد. او عقیده داشت تغییرات ساختار سرمایه یا تغییر نسبت بدهی به دارایی (نسبت اهرمی) یک شرکت، در میزان نوسان سهام آن شرکت اثر می‌گذارد. تئوری اثر اهرمی به رابطه منفی بازده سهام با ریسک سهام اشاره دارد. طبق این تئوری، هر چه بازده یک سهام بیشتر شود، میزان نوسانات آن کمتر می‌شود. همچنین هر چقدر میزان بازده کمتر باشد، میزان نوسانات بیشتر می‌شود. توجه داشته باشید که در این نظریه، نوسانات نسبت به کاهش و افزایش بازده سهام، نامتقارن هستند. به زبان ساده، شوک‌های منفی نسبت به شوک‌های مثبت اثر بیشتری دارند.

اهرم مالی چیست؟

اهرم مالی در اصل به معنی یک ابزار یا یک بدهی برای بالا بردن سود یک سرمایه‌گذاری است. یک شخص یا یک شرکت در فرایند سرمایه‌گذاری علاوه بر دارایی‌های خود قادر است با بهره گرفتن از ابزار مالی یا به اصطلاح استفاده از اعتبار یا قرض گرفتن پول، پروسه سرمایه‌گذاری خود را گسترده‌تر و در نهایت سود بیشتری برای خود خلق کند.

افراد از سالیان دور در معاملات و خرید و فروش‌های مرسوم خود از اهرم مالی استفاده می‌کردند. به عنوان مثال بسیاری از مردم در بازار ملک از ابزار اهرم مالی به منظور تامین سرمایه برای خرید ملک استفاده و طی شرایط مشخص برای بازپرداخت این مبلغ به بانک یا ارگان‌های مربوطه اقدام می‌کنند. در نظر داشته باشید که میزان این اعتبار یا اهرم مالی هر چه قدر که بیشتر باشد آن شخص یا شرکت قدرت بیشتری در فرایند سرمایه‌گذاری خود خواهد داشت. اما در نقطه مقابل میزان ریسک سرمایه‌گذاری نیز بیشتر خواهد شد.

افراد و شرکت‌های حقوقی نیز از اهرم مالی در بازارهای مالی مانند بازار بورس استفاده می‌کنند. مثلا در این بازار، شرکت‌ها با استفاده از اهرم مالی، منبع مالی جدیدی برای پیشبرد اهداف و برنامه‌های مالی خود تامین می‌کنند و به شکل راحت‌تری به برنامه‌ریزی‌های خود رسیدگی می‌کنند. هر قدر این اهرم مالی در شرکت‌ها بیشتر یا به اصطلاح بزرگ‌تر باشد، به سرمایه‌ کمتری نیاز دارد.

استفاده از اهرم‌های مالی منجر می‌شود که سود یا ضرر آینده شرکت‌ها بر پایه کمتری صورت بگیرد اما در عوض نسبت بالاتری را خلق کند. به عنوان مثال: شرکتی را در نظر داشته باشید که ۵ میلیارد تومان سرمایه دارد. در صورتی که بتواند برای برنامه‌های مالی خود از وام ۱۵ میلیاردی استفاده کند، اکنون ۲۰ میلیارد تومان برای سرمایه‌گذاری و پیشبرد اهداف خود خواهد داشت.

اهرم مالی در شرکت‌های بورسی

همان‌طور که در بخش قبلی اشاره کردیم اهرم مالی به عنوان یکی از بهترین گزینه‌ها به منظور تامین منبع مالی جدید شرکت‌های بورسی است. مزیت استفاده از اهرم مالی برای این شرکت‌ها به جای استفاده از افزایش سرمایه و تشویق مردم برای مشارکت این است که دیگر نیازی به انتشار سهام جدید یا تقسیم تعریف ساده اهرم سود بین سهامداران نیست. البته در نقطه مقابل باید در نظر داشت که در این مسیر اگر برنامه‌ریزی‌های شرکت در مسیر پیشبرد اهداف مالی محقق نشود، ممکن است بدهی‌های سنگینی برای شرکت ایجاد شود که در این صورت شرکت‌ با چالش‌های جدید رو به رو خواهد شد.

اهرم‌های مالی با این که باعث افزایش سود در فرآیند سرمایه‌گذاری و برنامه‌ریزی‌ مالی افراد و شرکت‌های بورسی می‌شوند در مقابل میزان ریسک موجود در این پروسه را چند برابر می‌کنند. یعنی هرچه یک شرکت برای برنامه‌های مالی و پیشرفت‌ امور خود از اهرم مالی بیشتری استفاده کند، در واقع میزان ریسک مالی و چالش‌های اقتصادی بیشتری را تقبل خواهد کرد.

بنا به توضیحاتی که ارائه شد زمانی که تحلیل‌گران قصد بررسی و ارزیابی سهام یک شرکت را دارند، فرآیند استفاده از اهرم مالی شرکت برای پیشبرد امور خود، از پرامتر‌های مهم برای خرید سهام آن شرکت محسوب می‌شود. در صورتی که یک شرکت از میزان کمتری از اهرم مالی برای فعالیت‌های اقتصادی خود استفاده کند، سهام آن نیز گزینه مناسب‌تری برای سرمایه‌گذاری خواهد بود.

کاربرد اهرم مالی در معاملات اعتباری

باید در نظر داشته باشید که بخش زیادی از معاملاتی که در بازار سرمایه صورت می‌گیرد با استفاده از همین اهرم‌های مالی یا اهرم بدهی است. این فرآیند بیشتر زمانی دیده می‌شود که در زمان تثبیت بازار سرمایه‌گذاران به دنبال کسب سود بیشتری هستند و در این شرایط با واجد شرایط بودن‌شان برای استفاده از این اهرم‌های بدهی اقدام می‌کنند. افراد در این مسیر می‌توانند از بهترین کارگزاری‌های بورس بسته‌های اعتباری یا وام‌های قرض‌الحسنه دریافت کنند و در بازار به معاملات خود سر و سامان بدهند و از طرف مقابل سود بیشتری کسب کنند. باید در نظر داشته باشید که برای استفاده از اعتبار و اهرم‌های بدهی در بازار سرمایه باید دارای دانش بورسی بالایی باشید تا در هر شرایطی و با وجود هیجانات در بازار، قادر به مدیریت این سرمایه باشید. (برای مدیریت سود خود می توانید روش مارتینگل در بورس را مطالعه کنید.)

به عنوان مثال در سال ۱۳۹۲ در بازار سرمایه شاخص به یک باره شروع به ریزش کرد و سرمایه‌گذاران بسیاری که در این بازه زمانی از اهرم مالی استفاده می‌کردند، دچار ضرر و زیان‌های سنگینی شدند یا همین یک سال اخیر که شاخص بورس درگیر ریزش و اصلاح بود، کسانی که از اهرم مالی استفاده می‌کردند با چالش‌های بسیاری برای تسویه آن رو به رو شدند.

این اتفاقات تلخ در برخی از افراد تاثیرات بدی گذاشت و سبب شد فکر کنند بازار سرمایه به هیچ عنوان بستر مناسبی برای سرمایه‌گذاری نیست! در صورتی که این برداشت از پایه اشتباه است و در صورت داشتن دانش کافی در این بازار قادر به کسب سود ایده‌آلی خواهید بود. در همین راستا سازمان بورس نیز قوانین جدیدی را به تصویب رساند که به وسیله آن‌ها شرایط استفاده و بازپرداخت اهرم‌های بدهی برای سرمایه‌گذاران آسان‌تر شود.

کاربرد اهرم مالی در قراردادهای مشتقه

بازار مشتقه از بخش‌های مختلفی نظیر بازار اختیار معامله، آتی و… تشکیل شده است. در این بازار نیز افراد قادر به استفاده از اهرم مالی هستند. برای نمونه افراد می‌توانند از اهرم‌های مالی در بازار آتی استفاده کنند. در این بازار قراردادهای هر دارایی در ابتدا، اهرمی برابر ۱۰ دارند و با توجه به شرایط بازار و وجوه تضمین در آن، ممکن است این مقدار متغیر باشد.
برای مثال اگر شخص در بازار آتی قصد خرید ۱ کیلو زعفران را داشته باشد، با در نظر گرفتن این که مقدار قرارداد آتی زعفران برابر با ۱۰۰ گرم است، این شخص باید ۱۰ قرارداد آتی را خریداری کند که برای اخذ ۱۰ قرارداد آتی زعفران این فرد باید به میزان ۱۰ برابر وجه تضمین اولیه قراردادهای آتی، وجه نقد به حساب عملیاتی واریز کند. با فرض این که وجه تضمین اولیه قراردادهای آتی زعفران ۲۰۰ هزار تومان باشد، ‌این فرد باید ۲ میلیون تومان پرداخت کند.

وجه لازم = تعداد قرارداد * وجه تضمین اولیه

۲،۰۰۰،۰۰ = ۱۰ * ۲۰۰،۰۰۰

نسبت اهرمی و فرمول محاسبه آن

نسبت‌های اهرمی یک نوع ابزار مالی هستند که با استفاده از آن‌ها می‌توان بدهی‌های به وجود آمده در یک سازمان را نمایش داد. با استفاده از نسبت‌های اهرمی می‌توان گفت که شرکت‌ها تا چه میزان نیازها و خواسته‌های مالی خود را از طریق سایر منابع مالی یا وام‌ و بدهی، تامین می‌کنند. به طور کلی نسبت‌های اهرمی ۴ نوع هستند:

1. نسبت بدهی = مجموع بدهی‌ها تقسیم بر مجموع دارایی‌ها
2. نسبت سرمایه = مجموع دارایی‌ها تقسیم بر مجموع سرمایه
3. نسبت بدهی – سرمایه = مجموع سرمایه تقسیم بر کل بدهی‌ها
4. توان پرداخت بهره = هزینه بهره تقسیم بر سود قبل از بهره و مالیات

سخن آخر

همان‌طور که در بخش مقدماتی مقاله اشاره کردیم، افراد به منظور حفظ ارزش پول می‌توانند در فعالیت‌های مالی مختلفی شرکت کنند و در همین مسیر به سرمایه‌گذاری هم مشغول شوند. فرایند سرمایه‌گذاری در هر بازاری با کسب سود و احتمال ضرر همراه است. البته هر شرایطی سرمایه‌گذاران همیشه به دنبال کسب سود بیشتری در بازارهای سرمایه‌گذاری هستند. در همین راستا در بورس ابزارهای مالی متنوعی وجود دارد که افراد و شرکت‌ها با استفاده از آن‌ها قادر به خلق سود بیشتری برای خود و شرکت‌ها هستند. اهرم مالی یکی از این ابزارهای بسیار پرطرفدار است که افراد حقیقی از آن در روند معاملات و سرمایه‌گذاری‌های خود استفاده و در صورت خوب بودن شرایط و استراتژی‌های معاملاتی به سودهای کلان و قابل قبولی دست پیدا می‌کنند. شرکت‌ها هم با استفاده از این اهرم‌های مالی به منبع جدید مالی برای فعالیت‌های اقتصادی و پیشبرد اهداف خود دست پیدا می‌کنند.

در نهایت هم باید توجه داشته باشید که استفاده بیش از حد از اهرم مالی در هر فرایند اقتصادی، به معنای بالا بردن میزان ریسک در آن فرایند است. به عنوان مثال سهام شرکت‌های بورسی که برای فعالیت‌های مالی خود از اهرم‌های مالی زیادی استفاده می‌کنند، برای سرمایه‌گذاری گزینه مناسبی نیستند چرا که ممکن است امور مالی این شرکت‌ها به دلیل بدهی‌های سنگین (اهرم بدهی) درگیر چالش‌های زیادی شود.

دبستان هوشمند مطهر

نیرو چیست؟ عامل کشش و رانش (هل دادن) اجسام را نیرو می گوییم.

ماشین چیست؟ به وسایلی مانند اهرم و سطح شیبدار که کار ما را آسان، می کند ماشین گفته می شود.

ساده: ماشینی است که ساختمان ساده ای دارد. شامل: اهرم، سطح شیبدار، گوه، پیچ، قرقره و چرخ و محور

پیچیده: ماشینی است که از به هم پیوستن چند ماشین ساده به وجود می آید. مانند: دوچرخه ، ماشین لباس شویی، چرخ گوشت، اتومبیل، تراکتور، لودر، هواپیما

روش های کمک کردن ماشین ها به ما:

افزایش نیرو: مانند دیلم

افزایش سرعت انجام کار: مانند جاروی فراشی (جاروی فراشی مدرسه)

تغییر جهت نیرو: مانند الاکلنگ

انتقال نیرو: تمام ماشین ها

اهرم چیست؟ میله ای محکم است که بخشی از آن را به نقطه ای تکیه داده ایم و با کمک آن می توانیم چیزهای سنگین را بلند کنیم.

هر اهرم سه بخش دارد:

1- جایی که به اهرم نیرو وارد می کنیم (نیروی محرک)

3- جایی که اهرم به جسم نیرو وارد می کند (نیروی مقاوم)

نکته: نیرویی که ما به اهرم وارد می کنیم را نیروی محرک (نیروی کارگر)، نیرویی که وزن جسم به اهرم وارد می کند نیروی مقام نامیده می شود. به فاصله ی نیروی محرک تا تکیه گاه بازوی محرک و به فاصله ی نیروی مقاوم تا تکیه گاه بازوی مقاوم گفته می شود.

نکته: در بدن ما تعریف ساده اهرم استخوان ها، میله ی اهرم و مفصل ها، تکیه گاه و ماهیچه ها، نیرو می باشند.

نوع اول: تکیه گاه بین نیروی محرک و جسم قرار دارد و سبب تغییر جهت نیرو می شود مانند: الاکلنگ، ترازوی دو کفه ای، دیلم، میخ کش، قیچی، انبردست، دم باریک، سیم چین و میخ کش.

نوع دوم: جسم بین نیرو و تکیه گاه قرار دارد و سبب افزایش نیرو می گردد، بدون آنکه جهت نیرو تغییر کند. مانند فرغون، چرخ دستی، قایق پارویی، فندق شکن، درباز کن نوشابه.

نوع سوم: نیروی محرک بین تکیه گاه و جسم قرار دارد و سبب افزایش سرعت کار می گردد مانند: جاروی فراشی، چوگان، گلف، انبر یخ، چکش، قاشق و چنگال.

نکته: در اهرم اگر فاصله ی جسم تا تکیه گاه تعریف ساده اهرم بیشتر باشد کار سریع می شود، اگر فاصله ی نیروی محرک تا تکیه گاه بیشتر باشد، نیروی ما افزایش می یابد و اگر تکیه گاه بین نیروی محرک و جسم باشد تغییر جهت نیرو وجود خواهد داشت.

سطح شیبدار چیست؟ سطحی است که با خط افق زاویه می سازد و با کمک آن می توان نیروی خود را افزایش داد و جسم تعریف ساده اهرم را راحت تر بالا برد. مانند پله های ساختمان، سطح شیبدار پارکینگ ها، پل های هوایی خیابان ها و سرسره و .

نکته: گوه و پیچ نوعی سطح شیبدار هستند. لبه ی تیز چاقو و تبر مثال هایی از گوه اند.

نکته: هر چه طول سطح شیبدار بیشتر باشد و زاویه ی پای شیب کم تر باشد، افزایش نیرو بیشتر خواهد شد و جسم راحت تر بالا می رود.

قرقره: ماشین ساده ای است که به تغییر جهت نیرو کمک می کند و در ساختمان سازی به عنوان قرقره ی پرچم به کار می رود.

چرخ و محور چیست؟ یک چرخ متصل به یک محور است که با هم می چرخند. مانند پیچ گوشتی و دسته ی آن چرخ و میله ی آن محور است. دستگیره ی در، چرخ چاه و .

نکته: اره، تبر، چاقو، پیچ گوشتی و دستگیره ی در، ماشین ساده اند.

توجه: ماشین هایی که نیروی کار ما را افزایش می دهند، کار را آهسته می کنند ماشین هایی که کار را سریع می کنند نیروی ما را کاهش می دهند.

موتور الکتریکی: وسیله ای است که انرژی الکتریکی را به حرکتی تبدیل می کنند، مانند: آرمیچر، سشوار، دریل، پنکه، ماشین لباس شویی، جاروبرقی، آب میوه گیری، چرخ گوشت، موتور کولر و .

دلایلی که ما نمی توانیم برای انجام همه ی کارها از نیروی ماهیچه ای استفاده کنیم:

— گاهی نیروی لازم برای انجام دادن یک کار از نیروی ماهیچه های ما بسیار بیشتر است.

گشتاور و اهرم ها در بدن انسان – بیومکانیک ورزشی

نویسنده:

زمان مطالعه:

آخرین ویرایش:

جفت نیرو: دو نیروی برابر که به صورت غیر مرکزی به جسم وارد می شوند و موازی و مختلف الجهتند. اگر دو نیروی غیر مرکزی برابر به جسم وارد شود جسم در جای خود دوران می نماید و جابجایی اتفاق نمی افتد.

اگر یک نیروی غیر مرکزی به جسم اثر نماید جسم هم دوران دارد (حول مرکز گرانش) و هم جابجا می گردد. عاملي است كه سبب چرخش يك جسم حول يك نقطه يا يك محور مي شود.

حاصل جفت نيرو (نيروي مضاعف) وارد بر يك جسم معياري است براي سنجش تمايل چرخش در آن جسم كه آنرا اصطلاحا گشتاور مي ناميم.

گشتاور برابر حاصلضرب اندازه نيرو در فاصله نقطه اثر نيرو تا محور دوران مي باشد.

F: نيرو بر حسب نيوتن

R: فاصله عمودي نقطه اثر نيرو تا محور چرخش يا كوتاهترين و عمودي ترين فاصله بين خطوط عملکرد دو نيرو(بازوي گشتاور) بر حسب متر

T: گشتاور بر حسب نيوتن متر

دامنه تمايل براي ايجاد چرخش با افزايش يا كاهش نيرو يا طول بازوی گشتاور مقدارش كم و زياد مي شود.

مقدار نيروی درگير كه هر چه بيشتر باشد چرخش بيشتر است.

هر چه بازوي گشتاور بيشتر شود نيروي لازم براي چرخش كمتر مي شود و تمايل چرخش جسم بيشتر مي شود.

پس گشتاور با اضافه كردن طول بازو قدرت اجراي كار بيشتري خواهد داشت.

هرچه بازوي گشتاور كوتاهتر باشد به نيروي بيشتری جهت چرخش نياز است و تمايل جسم براي چرخش كمتر مي شود.

پس گشتاور با كاهش طول بازو قدرت اجراي كار كمتري خواهد داشت.

يك وزنه كوچك با فاصله اي مشخص از محور چرخش در مقايسه با وزنه بزرگتر كه به همان ميزان از محور دوران فاصله دارد داراي گشتاور كوچكتري مي باشد.

اگر بازوي گشتاور برای وزنه بزرگتر كاهش پيدا كند يعني به محور چرخش نزديكتر شود گشتاور براي هر دو وزنه يكسان مي شود.

خم كننده هاي آرنج براي نگه داشتن ساعد در تعریف ساده اهرم شكل اول نسبت به شكل دوم به نيروي كمتري نياز دارند.

زيرا در حالت اول f كمتر است و گشتاور كمتر است و نيروي لازم براي مقابله با چرخش هم كمتر است.اما در حالت دوم همه برعكس مي باشد

هنگامي كه وزنه به آرنج نزديكتر مي شود حركت دادن ساعد به بالا حول مفصل آرنج با تلاش كمتري صورت مي گيرد.

يك قايقران از سه طريق مي تواند طول بازوي گشتاور را تغيير دهد:

با تغيير محل دستهاي خود نقطه وارد شدن نيرو را بر دسته پارو تغيير دهد.

فاصله محور چرخش(محل اتصال پارو با قايق)را با دستگيره با تغيير در محل اتصال تغيير دهد.

جهت نيروي وارده بر دستگيره را تغيير دهد.

در بدن انسان وزن هر قسمت در يك لحظه نمي تواند تغيير كند بنابراين گشتاور يك قسمت به نيروي گرانشي روي مركز ثقل مربوط مي شود كه فقط مي تواند با تغيير طول بازوي گشتاور در ارتباط با محور چرخش عوض شود.اين عمل با حركت دادن يك قسمت از بدن به وجود مي آيد به طوريكه امتداد نيروي وزن نزديكتر ويا دورتر از محور چرخش مي شود.

اصل برايند گشتاور

وقتي يك جسم تحت تاثير چند نيرو كه هر كدام تمايل دارد آن را در جهتي بچرخاند،قرار گيرد اثر اين نيروهاي مخالف در محور،حاصل جمع جبري نيروهاي وارده بر آن محور است.

چون گشتاورها برداري هستند جمع آن ها هم برداري مي باشد.

جهت چرخش گشتاورها:

موافق عقربه هاي ساعت:منفي

مخالف عقربه هاي ساعت:مثبت

علامت گشتاورها را هنگام جمع كردن بايد حساب نمود.

تعادل گشتاور

هر گاه مجموع گشتاورهاي خلاف عقربه با مجموع گشتاورهاي موافق عقربه برابر باشند هيچ چرخشي ايجاد نمي شود و حالت تعادل برقرار مي باشد. پس وقتي جمع گشتاورنيروهاي حول يك محور برابر صفر باشد هيچ نوع چرخشي وجود ندارد.

تعريف اهرم:

حاصل نيروي گشتاور، چرخش حول يك محور مي باشد .

اگر چرخش ها حول يك محور ثابت مورد توجه باشند ،تاثيرا ت اهرمي مي تواند مورد بحث قرار بگيرد .

اهرم یک میله سخت است که حول یک محورثابت (تکیه گاه) حرکت ميكند.

با تلاش كمتر مي توانيم مقاومت نسبتأ بزرگتري را از سر راه برداريم ، يا با افزايش طول بازوي اهرم مي توانيم مقاومت نسبتآ زيادي را جابه جا كنيم .

اهرم ها دو دسته اند:

اهرم هاي بيروني كه انسان ها به شكلي در تلاش براي زندگي روزمره خود از آن ها استفاده مي كنند، مانند در بازكن نوشابه ، ميخ كش ، انبردست و…

اهرم هاي آناتوميكي كه در بدن انسان تقريبا هراستخواني از اسكلت بدن انسان همانند يك اهرم عمل مي كند.

نیرویی راکه در اثر وزن یا وزنه عمل می کند نیروی مقاوم ، ونیرویی را که در صدد است اهرم را به حرکت درآورد نیروی محرک می نامند.

محل اعمال نيروي محرك (معمولا به سر متحرك يا انتهاي عضله وارد مي شود )

محل كاربرد نيروي مقاوم ( مركز ثقل اهرم يا استخوان و گاهي اوقات وزنه يا شئ خارجي اضافه شده به آن )

قسمت های مختلف یک اهرم:

اهرم نوع اول

اين اهرم اساسأ براي ايجاد حركات متعادل طراحي مي شود. كه در آن تکیه گاه بین نیروی محرک و نیروی مقاوم است .

اهرم نوع دوم

نیروی مقاوم بین تکیه گاه و نیروی محرک . (بازوي محرك بلندتر از بازوي مقاوم است ) ،افزایش نیروي حركتي . تعداد اهرم هاي نوع دوم در بدن انسان نسبتا كم است .

اهرم نوع سوم

نیروی محرک بین نیروی مقاوم و تکیه گاه دارد . ( بازوي مقاوم هميشه بلندتر از بازوي محرك است )افزایش سرعت و دامنه حركت . بيشتر اهرم هاي بدن از نوع سوم هستند كه حتي براي حركت دادن نيروي مقاوم كوچك به نيروي محرك خيلي بزرگ نياز دارند.

انواع مختلف اهرم ها :

حركت نقطه ها بر روی اهرم

اگر در اهرمي كه حول نقطه اتكاي خودش حركت مي كند تمام نقاط حركت كننده روي اهرم قوسي شكل باشند(حركت زاويه اي) نقطه اي كه ازنقطه اتكا دورتراست نه فقط به طور متناسب با فاصله زيادتر حركت كرده بلكه بطور متناسب با سرعت بيشتري هم حركت كرده است.

برخي ابزار ورزشي هم به عنوان اهرم يا وسيله اي جهت گسترش اهرم هاي بدن به كار مي روند.اين ابزار اگر باعث افزايش طول دست شوند سريعتر از خود دست حركت خواهند كرد.پس هر چه طول وسيله بيشتر شود سرعت آن هم به همان نسبت افزايش مي يابد.چوب گلف بلندتر سرعت بيشتري از چوب گلف كوتاهتر دارد.هر چه سر چوب به توپ نزديكتر باشد به توپ با سرعت بيشتري ضربه مي خورد.

هر چه اهرم بلندتر باشد ، در افزايش نيرو به طور مؤثرتري عمل مي كند .يك بازيكن تنيس با آرنج صاف و كشيده در مقايسه با آرنج خم ،مي تواند ضربه شديدتر و محكم تري به توپ تنيس بزند ، چون در اين شرايط ، اهرم ( طول بازو و راكت تنيس) بلندتر بوده با سرعت بيشتري حركت مي كند در ورزشهايي از قبيل بيسبال ، هاكي ، گلف و ديگر ورزش ها ، اهرم هاي بلند به همان نحو باعث ايجاد نيروي خطي بيشتر و در نتيجه اجراي بهتر مهارت ورزشي مي شوند.

گاهي اوقات كوتاهتر كردن اهرم (خم كردن مفاصل) براي انجام حركات سريع بهتر و مطلوب تر به نظر مي رسد.دونده دوي 100 متر با خم كردن مفصل زانو ، اهرم پايش را به حدي كوتاه ميكند كه تقريبأ ميخ هاي كفش او با عضلات سريني تماس حاصل پيدا مي كند .نياز به بازوي مقاوم كوتاه مي باشد بنابراين وزنه نزديك بدن نگه داري مي شود.همچنين يك بازيكن بيسبال نيز به منظور پرتاب سريع توپ از طريق خم كردن دست از ناحيه آرنج و آوردن آن به طرف گوش ، بازوي اهرمي را كوتاه مي كند .

مثال هایی از کاربرد اهرم ها در بدن:

اختصاصی

تعریف ساده اهرم

میخوام امروز، همین جا، همین لحظه یکی از ترفندهایی که رستم خودمون یا هرکول اونا برای قدرت نمایی هاشون استفاده میکردن رو بهتون یاد بدم. البته مطمئنم همتون در موردش خوندید و بلدید، ولی یه بار دیگه م به طور عملی میخوایم یادش بگیریم، اونم چه عملیاتی! با بلند کردن یه ماشین با وزن بیش از یک تن با کمک یه اهرم . پس با باغ علم نوجوان همراه بمونید ببینید چه خبره!

اهرم چیست

اهرم نوعی ابزار و یک ماشین ساده ست که تو آسون شدن برخی کارها به ما کمک می‌کنه. یه جورایی انگار مثل عصای جادویی میمونه که با کمک ش خوش انرژی میشید و میشه چیزهای سنگین رو مثلا جابجا کرد!

سازوکار

عکس بالا دقیقا نشون میده که اگه بخواید یه سنگ عظیم الجثه رو بلند کنید، میتونید رو وزن 50 کیلویی خودتون م حساب کنید و لازم نیست قبلش برید بدنسازی و رستم جدید تحویل جامعه بدید! خیلی راحت به جای پرورش اندام تون، با پرورش ذهن تون و به کار گرفتن یه کم ریاضی و فیزیک می تونید خودکفا برید واسه ناممکن ها! حالا چجوری؟

مفاهیم فیزیکی

برای اینکه مفهوم اهرم رو توضیح بدیم، چند تا پارامتر رو باید بشناسیم:

• نیروی مقاوم: نیرویی که با کمک اهرم می‌خوایم به اون غلبه کنیم مثل وزن یک وزنه
• نیروی محرک: نیرویی که به اهرم وارد می کنیم تا به نیروی مقاوم غلبه کنیم
• تکیه گاه: نقطه‌ای که اهرم به آن تکیه داده و حول اون دوران می کنه
• بازوی محرک: فاصله بین نیروی محرک تا تکیه گاه
• بازوی مقاوم: فاصله بین نیروی مقاوم تا تکیه گاه

نکته: هرچی طول بازوی محرک بلندتر از بازوی مقاوم باشه، زور کمتری نیاز هست زده بشه!

اهرم ها بر حسب موقعیت نسبی تکیه گاه، نیروی مقاوم و نیروی محرک دسته‌بندی می‌شه. نیروی مقاوم اون چیزی هست که قراره تکان بخوره، یا اتفاقی برایش بیفته، مثلاً فندقی که قراره شکسته بشه. نیروی محرکه نیروییه که ما باید وارد کنیم و تکیه گاه مثل اتصال وسط قیچی میمونه.

• نوع اول: در نوع اول تکیه گاه بین نیروی مقاوم و نیروی محرک قرار داره مثل انبردست، آچار فرانسه، قیچی.

• نوع دوم: در نوع دوم نیروی مقاوم بین تکیه گاه و نیروی محرک قرار داره مانند فندق شکن.

• نوع سوم : در این نوع نیروی محرک بین تکیه گاه و نیروی مقاوم قرار داره، در این حالت بازوی مقاوم بلندتر از بازوی محرک است و به این ترتیب اهرم مسافت و سرعت اثر نیرو رو افزایش می ده، ولی نیرو رو کاهش می‌ده.

حالا می تونید نوع اهرم ها رو تو تصویر زیر مشخص کنید ببینید متوجه شدید کدوم به کدومه یا نه؟!

ماجرای فیزیکی اهرم

تا اینجا فهمیدیم که اهرم چیه و چه انواعی داره، اما در مورد اینکه چرا اهرم می تونه چنین کارهای شاخی انجام بده، چیزی نگفتیم. مثل همیشه باید متوسل بشیم به فیزیک و قانون هاش!

میشه با کمک قوانین حرکت نیوتن و روابط استاتیک نشون داد که قضیه چیه. در حالت ایده‌آل، اهرم نه انرژی رو ذخیره و نه اون رو منتشر می‌کنه. به عبارت دیگه، نه اصطحکاکی در تکیه‌گاه باید وجود داشته باشه و نه خمشی در میله رخ بده. در این حالت، توان ورودی با توان خروجی اون برابر میشه. حالا اینجا یه مفهومی رو معرفی می کنیم به اسم مزیت مکانیکی. برای نشان دادن اینکه یک ابزار مکانیکی، نیرو را چند برابر کرده است، از مفهوم مزیت مکانیکی استفاده می‌شه. مزیت مکانیکی اهرم را میشه با تعادل گشتاورها حول تکیه‌گاه نشون داد. اگه اهرم شکل زیر رو در نظر بگیریم، برآیند گشتاورها اینجوری میشه:

F 1 × a – F 2 × b = 0

همان‌طور که دیدیم، نسبت نیروی مقاوم به محرک، برابره با نسبت بازوی محرک به بازوی مقاوم. با توجه به رابطه قبل، مزیت مکانیکی اهرم به صورت زیر قابل تعریف است:

M A = F 2/ F 1 = a/ b

مطابق این قانون، اگه بازوی محرک نسبت به بازوی مقاوم بزرگتر باشه، نیروی مقاوم هم از نیروی محرک بزرگتر خواهد شد. از طرف دیگه، اگه بازوی محرک نسبت به بازوی مقاوم کوچک‌تر باشه، نیروی مقاوم از نیروی محرک کوچکتر میشه.

یه استراحت کنیم بریم واسه بقیه ش

اهرم بالابر عالیجناب پیکان

حالا که فهمیدیم اهرم چیه و چجوری کار می کنه، برگردیم سراغ پیکان جوانان خودمون و کاربرد اهرم رو روش توضیح بدیم. البته دیگه خودتون باید متوجه ماجرا شده باشید، ولی یه بار دیگه مرور می کنیم که چی میشه که شما با وزن زیر 50 کیلوگرم می تونید یه خودروی یک تنی رو بلند کنید.

بالابر خودرو باغ علم نوجوان وسیله ای هست که ویژگی اهرم و مزیت مکانیکی رو در مقیاس بزرگ نشان می‌ده. کاری که باید اینجا تجربه کنید اینه که یک نفر با اعمال نیرو به دورترین محل از تکیه گاه این اهرم می تونه یک خودرو به وزن بیشتر از یک تن رو بلند کنه. الان میدونید که نیروی مورد نیاز برای بلند کردن این خودرو در این اهرم بسیار کمتر از وزن خودرو هست چون فاصله نقطه وارد کردن نیرو تا تکیه گاه بازوی محرک خیلی بزرگتر از فاصله نیروی وزن خودرو تا تکیه گاه بازوی مقاوم هستش. بنابراین شما خیلی راحت با استفاده از فیزیک و قانون هاش تونستید رستم درون تون رو بیدار کنید و قدرت نمایی کنید. به همین راحتی، به همین خوشمزگی.