-
Det mekaniska alfabetet
På Polhems tid var det vanligt att man i undervisningssyfte eller som projektbeskrivning byggde fungerande modeller i stället för att som idag i större utsträckning göra ritningar av olika slag. Ritningar med utsatta mått lär inte ha blivit vanliga förrän under 1800-talet.
Polhem såg ett behov av att renodla de enskilda delarna av rörliga konstruktioner. Inte som tekniska lösningar i allmänhet, utan ett sätt att särskilja de olika stegen i en mekanisk lösning.
En mekanisk ”kedja”
En teknisk lösning med flera mekaniska steg kunde se ut så här:
- Vattenhjulet ger en roterande rörelse
- som vev och vevstake gör om till en fram- och återgående rörelse
- som stånggången flyttar till en annan plats
- där vinklade hävstänger ändrar riktningen från horisontell till vertikal, så att den kan driva en gruvpump.
Animering
Den här animeringen visar vad som händer i kedjan från vattenhjul till pump. Det som skiljer är att pumpen har ersatts av en personhiss à la Gröna Lund.
Vad menas med ”mekaniskt alfabet”?
Beteckningen ”mekaniskt alfabet” är slagkraftig men samtidigt missvisande. De slutliga produkterna – alltså konstruktioner med rörliga delar – motsvarar knappast ord sammansatta av bokstäver. Polhems mekaniska alfabet är inte en samling Polhem-uppfinningar utan snarare en katalog över tekniska lösningar som användes på hans tid – plus ett antal som knappast kan ha varit i bruk i någon större utsträckning.
Använde man alla ”bokstäver”?
Många av de mekaniska stegen var ständigt återkommande i verkliga konstruktioner. Andra var nog mera en produkt av Polhems och hans efterföljares strävan efter fullständighet – de verkar ha velat utforska alla möjligheter i avsikt att hitta så många lösningar som möjligt på problem som gällde rörelsers hastighet, riktning och kraft.
Påminner om matematik
”Bokstäverna” i det mekaniska alfabetet liknar matematiska operationer, där varje steg omvandlar det man hade till något nytt, som i sin tur blir utgångspunkt för nästa operation:
- 12
- plus 8 blir 20
- delat med 5 blir 4 |
Här hade man kunna ersätta de två operationerna med en:
12 | delat med 3 blir 4 |
På motsvarande sätt kan bokstäverna i Polhems mekaniska alfabet genom olika kombinationer leda till samma resultat.
Polhems bokstäver idag
Används Polhems bokstäver nuförtiden? Ja, åtminstone en del av dem. Det har också under årens lopp utvecklats många andra tekniska lösningar.
Mekanisk effekt är produkten av kraft och hastighet. Här valde Polhem att i enlighet med den tidens teknik att kompensera låg hastighet med stor kraft – för övrigt var det nog egentligen inte fråga om ett reellt val, eftersom höghastighetsalternativet inte fanns.
Begränsningar i Polhems teknik
En del konstruktioner fungerar bara under vissa omständigheter, till exempel att varvtal eller frekvenser är låga. Detta kännetecknar för övrigt alla större konstruktioner från äldre tid ¬– vattenhjul och väderkvarnar är typiska representanter.
Obalans och rotation
Rotation får inte vara för snabb, för vid höga varvtal får obalans i de roterande delarna för stor betydelse. Konstruktioner av Polhems snitt skulle omedelbart skaka sönder om de användes i modern teknik med höga varvtal. Som den andra ytterligheten kan man se ångturbinen, där hög effekt uppnås genom ett närmast obegripligt högt varvtal, medan de inblandade krafterna är relativt små.
Tröghet och acceleration
Stånggången har så stor rörlig massa att det bara fungerar om pumpningsfrekvensen är låg. Ju större massa som ska sättas i rörelse desto större är trögheten. Ju större tröghet och acceleration, desto större måste de inblandade krafterna vara.
Varför är Polhems teknik aktuell?
Polhems sätt att tänka är i högsta grad aktuellt, även om inte alla hans tekniska lösningar är det. Dagens ingenjörer arbetar ofta med färdiga ”paket” som kombineras på olika sätt. Detta gäller inte bara mekaniska problem utan i lika hög eller högre grad inom exempelvis elektronik eller reglerteknik.
Uppgifter för dina elever
Dina elever kan lära sig mycket av att identifiera grundläggande mekaniska funktioner av den typ som redan Polhem behandlade. De kan studera ”bokstäver” och funktioner på flera sätt.
Söka
Leta efter grundläggande mekaniska komponenter i omgivningen.
Benämna
Sätta korrekta namn på komponenterna. Ofta finns det flera, såväl korrekta som vardagliga.
Beskriva
Göra ritningar som visar hur komponenterna fungerar.
Söka alternativ
Försöka finna alternativ till komponenterna – till exempel alternativen länk i stället för vajer, rem i stället för kedja o.s.v.
Bygga
Bygga rörliga modeller av komponenterna – detta är förstås den till Polhems och hans lärjungars sätt att dokumentera.
Tillbaka
Linköpings universitet, CETIS, Campus Norrköping, 601 74 Norrköping
© Copyright
Skriv ut