Skip to main content
header

ברגים

אדמה, אוויר, אש ומים

אין פלא שארבעת היסודות של העולם העתיק היו האדמה, האוויר, האש והמים. בלעדיהם לא ייתכנו חיים - אוויר לנשימה, מים לשתייה, מים ואדמה לגידול מזון, ואש לחימום, למאור, להכנת אוכל, וגם ליופי ותנועה. אבל בחלקו הגדול של העולם העתיק - מצריים, ארם נהריים - היתה האדמה יבשה, והמים היו מצויים רק בנהרות. לכן, העלאת מים היתה מן הסתם האתגר הטכנולוגי הראשון שתרבויות חקלאיות מתפתחות נאלצו להתמודד עמו.

מניחים שדליים עשויים עור נוצרו בתקופות מוקדמות מאוד, אבל העלאת מים לגובה העולה על כמה עשרות סנטימטרים פירושה נשיאת דליים במעלה שיפוע - כלומר, האדם צריך להעלות גם את עצמו 80-60) ק"ג), נוסף לדליים 30-20) ק"ג). כיצד יכול אדם להרים רק דלי מלא, ולא את עצמו?

ההתקן הקדום והפשוט ביותר היה "עגורן" - מוט ארוך שניתן היה לסובבו סביב תמיכה בגובה של כ- 3 מ' מעל לקרקע. ניתן היה להשקיע בתוך הנהר דלי שנתלה על אחד מקצות המוט, ואז משקל נגד בקצה השני של המוט היה מעלה את הדלי המלא כדי לרוקנו לתוך תעלה. התקנים כאלה היו בשימוש (ולפעמים עודם בשימוש) במצריים, ואולי גם בהודו, לפני כ- 4000 שנה. באמצעות כל התקן כזה ניתן היה להשקות שטח של כ- 8 דונמים.

בורג ארכימדס

בורג ארכימדס הוא התקן מתוחכם וגאוני בהרבה. האגדה מספרת שארכימדס הוא שהמציא אותו במאה השלישית לפנה"ס בסירקוז (סיציליה) במטרה לשאוב מים מאוניית המלך. אבל קיימות עדויות שהתקן זה שימש להשקיה במצרים כבר כמאתיים שנה קודם לכן. זהו התקן השואב מים (או כדורי פלסטיק בפסל שבאגף הילדים שלנו) באופן רצוף כתוצאה מסיבוב ידית.

האם ראיתם פעם מוט של סַפַּרים? אולי רק בסרטי מערבונים. פעם, באמריקה, ספרים נהגו לזהות את חנויותיהם על ידי גליל לבן, שעליו צבוע פס לולייני אדום, שהיה מסתובב סביב ציר אנכי. לא ניתן היה להבחין בסיבוב, אלא רק בסדרה של פסים אדומים אלכסוניים העולים למעלה ללא הפסקה. עכשיו, הטו בדימיונכם את הגליל הזה הצידה ב- 45 מעלות, וחשבו על הפס האדום כעל צינור מלא למחצה במים. כאשר הגליל מסתובב, המים נמצאים בחלקים התחתונים של הלולאות, והם נישאים למעלה עד שהם נשפכים מתוך קצהו העליון הפתוח של הצינור. ואם קצהו התחתון של הצינור נמצא בתוך בריכת מים, כך שחלקו התחתון של הצינור חוזר ומתמלא בכל סיבוב, ההתקן הופך להיות משאבה רציפה.

בתערוכה שלנו אנו משתמשים בצורה שונה של הבורג, אבל העיקרון הוא אותו עיקרון: במקום צינור נמצא בתוך הגליל מדחף לולייני (מעין בורג גדול),
והכדורים נדחפים כלפי מעלה במרווחים שבין הלהבים.

ברגים שדוחפים בחוזקה

אבל השימוש העיקרי בברגים בכל התקופות היה ועודנו להפעלת דחיפה חזקה. הצורך הקדום ביותר להפעיל דחיפה חזקה היה בעת הזזה והרמה של
אבנים כבדות, כמו בעת בניית הפירמידות. באופן תיאורטי, מנוף יכול להפעיל כוח גדול כרצוננו, בכפוף לחוקי הגיאומטריה ולחוזק החומרים. ארכימדס אמר: "תנו לי נקודת משען, ואזיז את העולם!" (הוא לא המציא את המנוף; בימיו כבר היה המנוף בשימוש מזה כ- 3000 שנה.)

אבל מנוף הוא התקן חד-פעמי, ואם רוצים להמשיך ולדחוף עצם נע, השימוש במנוף נעשה מסורבל מאוד. כאן נכנס לתמונה הבורג, שלמעשה אינו אלא "מנוף רציף". העיקרון הוא אותו עיקרון כמו במדרגות משופעות. המצרים הקדמונים לא ניסו להעלות את האבנים במאונך אל הפירמידות. במקום זאת בנו (ככל הנראה) מדרגות בעלות שיפוע מתון שהוליכו אל צידי הפירמידות. אם נתעלם לרגע מן החיכוך (שימון טוב או גלגלים), ככל ששיפוע המדרגה מתון יותר, כך קל יותר לדחוף את האבן במעלה המדרגה. ההסבר הפיסיקלי לכך הוא, שככל שהמדרגה קרובה יותר למישור אופקי, כך קטן יותר רכיב המשקל (האנכי) הפועללאורך המדרגה.

עכשיו, כרכו בדימיונכם את המדרגות הללו בצורה לוליינית סביב גליל או חרוט - כמו שמתארת המסורת את מגדל בבל, או כמבנהו של מוזיאון גוגנהיים בניו-יורק. התפקיד נשאר אותו תפקיד - לאפשר לדחיפה קלה בכיוון כמעט אופקי (הליכה בנחת במוזיאון) להרים משקל כבד (אותנו) לגובה רב. עכשיו דמיינו לעצמכם שאתם נשארים צמודים למוט מאונך דמיוני הקבוע במקומו, בעת שהמוזיאון מתחיל להסתובב! אם הסיבוב הוא בכיוון הנכון ואתם נותנים לרגליכם להחליק קלות על הרצפה המסתובבת, תמצאו את עצמכם מתרוממים אט אט ובעדינות לאורך המוט!

אבל נניח שאתם נצמדים אל המוט בחוזקה כאשר המוזיאון מסתובב. המוזיאון ימצא עצמו נדחף אל תוך האדמה!

טוב, הרעיון שהמוזיאון יידחף אל תוך האדמה (בכוח רגליכם) הוא מגוחך לא פחות מהרעיון שהמוזיאון יתחיל פתאום להסתובב סביב צירו. אבל העיקרון הוא בדיוק אותו עיקרון שלפיו פועל בורג, פחות או יותר.

אם כל המבקרים במוזיאון היו נהפכים לעץ ומודבקים יחדיו, עם כל החלל שמסביב, ואם למוזיאון היה חוד בבסיסו, אז המוזיאון היה יכול באמת
להבריג את עצמו לתוך האדמה!

נחזור אל קרקע המציאות...

אם אתם מחברים שתי פיסות עץ באמצעות מסמרים, רק החיכוך הוא שמונע מפיסות העץ להיפרד בחזרה - החיכוך בין המסמר לעץ הלוחץ עליו בחוזקה.

גם ברגים תלויים בחיכוך המונע מן החלקים להיפרד. אבל בברגים, החיכוך פועל ביעילות רבה יותר מאשר במסמרים. מדוע? את הבורג ניתן להוציא רק על ידי סיבוב, וכאשר אנו מנסים למשוך ולהפריד את שתי פיסות העץ, רק חלק קטן מן הכוח שאנו מפעילים מתורגם לסיבוב הבורג, משום שהפיתולים של הבורג כמעט מאונכים לכוח שאנו מפעילים. יתירה מזו, הכוח שאנו מפעילים לוחץ את העץ חזק יותר אל פיתולי הבורג ומגדיל את החיכוך. לכן, ברגים הם כה טובים לצורך חיבור חלקים שונים.

לטוס ולשוט

למעשה, ברגים פועלים גם באוויר ובים. מטוסים ואוניות משתמשים במדחפים כדי "להבריג" את עצמם דרך האוויר או המים, ומאווררים דוחפים אוויר לעברנו כדי לקרר אותנו בקיץ.

יצירת חשמל

ולבסוף, קיימים התקני "בורג" המסתובבים כתוצאה מהפעלת דחיפה. אלה הם הטורבינות. אוויר, גז קיטור או מים נדחפים במהירות גבוהה לתוך "בורג", והתוצאה היא סיבוב הבורג. ההבדלים בינם לבין ברגים במתכת או בעץ הם אלה: ראשית, "פיתולי הבורג" (הלהבים של הטורבינה) יוצרים עם הכוח זווית קטנה יחסית, כך שחלק גדול של כוח הדחיפה מופנה הצידה ומסובב את הבורג; ושנית, החיכוך עם אוויר או מים קטן בהרבה מהחיכוך עם חומר מוצק.

האם ידעתם שאתם נתקלים ב"ברגים" בכל כך הרבה מצבים בחיים?

נוצר בתאריך: 21/05/08
עודכן בתאריך: 07/02/12