Točak

Za srpskog gitaristu pogledajte stranicu Radomir Mihajlović Točak.

Točak je kompaktni mehanički uređaj, oblika diska, blizak krugu. Svojim rotacionim kretanjem smanjuje trenje ali i vrši transmisiju rotacionih kretanja. Kombinacijama sistema posebno povezanih točkova različitih i istih prečnika mogu se proizvoditi veće izlazne rotacione brzine kao i veće izlazne sile. Točkovi su napravljeni od različitih vrsta materijala. Mogu biti užlebljeni, prekriveni gumom, zupčasti, zavisno od namjene i shodno upotrebi imaju i različite nazive.

Točak

Tri točka na antičkom triciklu

Najraniji točkovi su bili napravljeni od čvrstog komada drveta.

U latinskom jeziku se koristi riječ rota, iz koje su izvedene riječi rotor, rotacija i rotiranje.

Točak je evoluirani oblutak kamena, unapređena oblica drveta. Prenos kamenih višetonskih blokova obavljao se naizmeničnim podbacivanjem drvenih oblica pod blokove, po kojima se kotrljao. Pronalazak točka se smatra jednim od važnijih dostignuća u razvoju ljudske civilizacije. Mnogi istraživači tvrde da se pojavio u 5. milenijumu p. n. e. i da je vezan za otkriće grnčarskog točka odnosno grnčarskog kola. Prva praktična promocija točka su svakako grnčarsko kolo i točkovi kojima se pomjeraju i prenose tereti i ljudi. Vremenom primjena točkova postaje mnogonamjenska.

Jedan od najstarijih točkova na svetu, star preko pet hiljada godina, pronađen je 19 km od Ljubljane 2002. godine.

Istorija točka

Izum točka pada u doba kasnog Neolita, i na to se može gledati u kontekstu drugih tehnoloških napredaka koji je doveo do nastanka ranog bronzanog doba. Ovo podrazumeva prolazak nekoliko milenijuma bez prisustva točka čak i nakon izuma poljoprivrede i grnčarstva, tokom Aceramskog Neolita (9500-6500 p. N. E .).

• 4500–3300. p. n. e.: Halkolit, izum grnčarskog kola; najraniji drveni točkovi (diskovi sa rupom za osovinu); najranija vozila s točkovima, domestikacija konja
• 3300–2200. p. n. e.: Rano bronzano doba
• 2200–1550. p. n. e.: Srednje bronzano doba, izum kočija

Borna kola sa mazgama, Sumerska civilizacija, oko 2500. godine p. n. e.

Figura koja demonstrira nezavisni izum točka u Novom svetu

Halafskoj kulturi 6500–5100. p. n. e. se ponekad pripisuje najraniji prikaz vozila na točkovima, mada je to neizvesno jer nema dokaza da su oni koristili bilo kola s točkovima ili čak grnčarska kola.

Prethodnici točkova, poznati kao spori točkovi, su bili poznati na Bliskom istoku do 5. milenijuma p. n. e. Jedan od najranijih primera je otkriven kod Tepe Pardis u Iranu, i datira na period 5200–4700. p. n. e. Oni su bili napravljeni od kamena ili gline i pričvršćeni za tlo sa klinom u centru. Pravi (slobodno rotacioni) grnčarski točkovi su bili u upotrebi u Mesopotamiji do 3500. p. n. e. a moguće je da su korišteni još pre 4000. p. n. e. Najstariji preživeli primerak, Koji je nađen u Uru u današnjem Iraku, je datiran na približno 3100. p. n. e.

Prva evidencija o postojanju vozila sa točkovima potiče iz druge polovine 4. milenijuma p. n. e., skoro istovremeno u Mesopotamiji (Sumerska civilizacija), severnom Kavkazu (Majkopska kultura) i centralnoj Evropi (Tripoljska kultura), tako da je pitanje kulture koja je prva izmela kola s točkovima je još uvek nerešeno.

Najraniji pouzdano datirani opis kola s točkovima (ovde vagona s četiri točka i dve osovine) potiče sa Bronocičkog lonaca, a c. 3500 – 3350. p. n. e. glineni lonac je iskopan u naselju kulture levkaste čaše u južnoj Poljskoj. Najstarija pouzdano datirana kombinacija točka i osovine je iz Stare Gmajne blizo Ljubljane u Sloveniji (Ljubljanski drveni točak) je sad datiran u 2σ-limitima na 3340–3030 p. n. e, a osovina na 3360–3045. p. n. e.

Dva tipa ranog neolitskog evropskog točka i osovine su poznata; cirkumalpski tip vagonske konstrukcije (točaki i osovina rotiraju zajedno, kao kod Ljubljanskog drvenog točka), i onaj iz Badenske kulture u Mađarskoj kod koga se osovina ne okreće. Oba tipa su datirana na period od oko 3200–3000. p. n. e.

U Kini, točak je svakako bio prisutan sa adaptacijom bojnih koa oko 1200 p. n. e, mada Barbieri-Lou smatra da su postojala ranija kineska kola s točkovima, oko 2000. p. n. e.

U Britaniji, veliki drveni točak sa oko 1 m u prečniku, je otkriven na lokaciji Mast farme u istočnoj Angliji 2016. godine. Uzorak datiran na period 1.100–800 p. n. e, predstavlja najkompletniji i najraniji predmet tog tipa u nađen u Britaniji. Takođe je prisutno čvorište točka. Konjska kičma koja je nađena u blizini sugeriše da je točak možda bio deo konjskih kola. Točak je nađen u naselju koje izgrađeno na stubovima iznad močvare, te se pretpostavlja da je naselje bilo povezano na neki način sa suvim zemljištem.

Mehanika

• Točak omogućuje rotaciono kretanje i pri njemu smanjuje trenje.
• Točak može da prevodi rotaciono kretanje. Njegova posebnost da se pri istim ugaonim brzinama rotiranja, tačke na njemu ne kreću istim brzinama, odnosno, da se tačke udaljenije od centra rotacije kreću većim brzinama, je omogućila da se manjim ugaonim brzinama proizvedu veće ugaone brzine. Ovu redukciju dobijamo sistemom kombinovanih točkova različitih prečnika međusobno neposredno uzubljenih ili posredno povezanih lancima, sajlama, kanapima...
• Kombinacijom užlebljenih točkova (kotura) povezanih sajlama ili kanapima, smanjujemo silu za podizanje tereta onoliko puta koliko imamo kotura u sistemu. Koturača se dobija kombinacijama pomičnih koturova.

Točak je spojen sa osovinom na jedan od dva načina; ili je osovina nepokretna a točak se okreće, ili su osovina i točak čvrsto spojeni i zajedno se okreću. Kako god, postoji mjesto gde se spajaju dio koji se okreće sa nepokretnim delom. Taj deo se zove ležaj. U tom delu se dešava trenje i stvara se sila otpora.

Nizak otpor kretanju (u poređenju sa povlačenjem) objašnjava se na sledeći način (pogledajte trenje):

• normalna sila na kliznom interfejsu je ista.
• klizno rastojanje je smanjeno za određeno rastojanje putovanja.
• koeficijent trenja na interfejsu je obično manji.

Ležaji se obično koriste za smanjenje trenja na interfejsu. U najjednostavnijem i najstarijem slučaju ležaj je samo okrugla rupa kroz koju prolazi osovina („klizni ležaj”).

Primer:

• Ako se 100 kg težak objekat vuče 10 m po površini sa koeficijentom trenja μ = 0,5, normalna sila je 981 N i izvršeni rad (neophodna energija) je (rad = sila x rastojanje) 981 × 0.5 × 10 = 4905 džula.
• Ako so posmatra objekat sa 4 točka, normalna sila između 4 točka i osovina je ista (u totalu) 981 N. Pretpostavljajući da je za drvo μ = 0,25, i neka je prečnik točka 1000 mm i prečnik ose 50 mm. Stoga mada se objekat još uvek pomera za 10 m klizne frikcione površine samo klizaju jedna preko druge na rastojanju od 0,5 m. Izvršeni rad je 981 × 0,25 × 0,5 = 123 džula; izvršeni rad je redukovan u odnosu 1/40 relativno na povlačenje.

Dodatna energija se gubi na interfejsu između točka i puta. To se naziva otporom kotrljanja, što je pretežno deformacioni gubitak. Ta energija se isto tako može sniziti upotrebom točka (u odnosu na povlačenje), jer je neto sila na kontaktnoj tački između puta i točka skoro normalna na tlo, i stoga, stvara skoro nulti neto rad. Ovo je zavisno od prirode tla, od materijala točka, njegove inflacije u slučaju pneumatika, neto obrtnog momenata koji eventualno vrši motor, i mnoštva drugih faktora.

Točak takođe može ponuditi prednost prilikom prelaska neregularnih površina, ako je njegov prečnik dovoljno velik u poređenju sa nepravilnostima.

Sam točak nije mašina, ali kad je postavljen na osovinu u spoju sa ležajem, formira se točak i osovina, jedna od jednostavnih mašina. Pogonski točak je primer točka i osovine. Treba imati na umu da točkovi postojali oko 6000 godina pre pogonskih točkova. Oni su evoluirali polazeći od okruglih trupaca koji su korišteni kao valjci za pomeranja teškog tereta, što je praksa u upotrebi od praistorije do danas.

Konstrukcija

Ovaj članak je o strukturi točka. Za pravljenje bežičnih točkova pogledajte stranicu konstrukcija točka.

Obod

Glavni članak: Obod (točak)

Točak od aluminijumske legure

Obod je „spoljašnja ivica točka, držač gume.” On sačinjava spoljni kružni dizajn točka na kojem je unutrašnja ivica gume montirana na vozilima kao što su automobili. Na primer, na biciklističkom točku obod je veliki obruč pričvršćen za spoljne krajeve šipki točka koji drži gumu.

U 1. milenijumu p. n. e. gvozdeni obod je uveden oko drvenih točkova kočija.

Čvorište

Čvorište je centar točkova, i tipično sadrži ležaje, i to je mesto gde se šiške sastaju.

Bezcentarski točak (takođe poznat kao „rim-rajder” i točak bez centra) je tip točka koni nema centralno čvorište. Specifičnije, čvorište je zapravo veliko koliko i sam točak. Osovina je šuplja i prati točak sa veoma bliskim tolerancijama.

Žica

Glavni članak: Žičani točak

MGA automobil iz 1957 sa žičanim točkovima

Obodi žičanih točkova su povezani sa svojim čvorištem pomoću žica. Mada su te žice obično kruće od tipične sajle, one mehanički funkcionišu na isti način kao napregnute fleksibilne žice, držeći obod na fiksnom rastojanju uz podržavanje primenjenog opterećenja.

Žičani točkovi se koriste na većini biciklova i još uvek nalaze primenu kod mnogih motociklova. Njih je izumeo aeronautički inženjer Džordž Kejli i prvi put su korištene u biciklu koji je napravio Džejms Starli.

Guma

Naslagane i uspravljene automobilske gume

Guma je ovojnica u obliku prstena koja se stavlja oko oboda točka da bi ga zaštitila i da bi se omogućila bolja performansa vozila osiguravajući fleksibilni jastuk koji apsorbira šok, dok se točak drži u bliskom dodiru s tlom.

Osnovni materijali savremenih guma su sintetička guma, prirodna guma, tekstil i žica, zajedno sa drugim složenim hemikalijama. One se sastoje od gazećeg sloja i tela. Gazeći sloj pruža trakciju, dok telo obezbeđuje podršku. Pre nego što je guma izmišljena, prve verzije pneumatika su jednostavno bile metalne trake koje su bile postavljene oko drvenih točkova kako bi se sprečilo habanje. U današnje vreme, velika većina guma je pneumatski naduvana, i sastoje se od torusnog tela od kablova i žica obloženog gumom i generalno napunjenog sa komprimovanim vazduhom da bi se formirao naduvavajući obložak. Pneumatske gume se koriste na mnogim tipovima vozila, kao što su kola, biciklovi, motocikli, kamioni, bageri, i avioni.

Patentiranje točka

Za posmatrača 21. veka, čini se da je točak prilično jednostavan, ali bilo je mnogo pokušaja da se poboljša i patentira točak.

Neki od izumitelja su:

• Jozef Ledvinka, patent US808765 iz 1906.
• Manuel Erera de Hora, patent US836578 iz 1906.
• Luis Mekarski, patent GB190702860 iz 1907.
• Vilijam Moris, patent US1159786 iz 1915.

U mnogim slučajevima, ideja je bila da se kreira otporni točak. Tu funkciju u današnje vreme pruža pneumatska guma.

Alternative

Dok se točkovi veoma često koriste za kopneni transport, postoje alternative, od kojih su neke pogodne za teren gde su točkovi neefikasni. Alternativni metodi za kopneni transport bez točkova uključuju:

• Elektromagnetne maglev vozove
• Sanke ili saonice
• Lebdelica
• Hodajuća mašina
• Guseničari (iako njima dalje upravljaju točkovi)
• Pedrejl točkovi, koji koriste aspekte točka i guseničastog pogona
• Sfere, kao što ih koriste Dajsonovi usisivači
• Vozilo na vijčani pogon

Nedavni pronalazak je Lidijard točak, za koji se tvrdi da je superiorniji od omnidirekcionalnog točka.

Simbolizam

Uvođenje točkova za kočije sredinom bronzanog doba čini se da je nosilo sa sobom izvesni prestiž. Smatra se da su sunčevi krstovi imali simboličan značaj u religiji bronzanog doba, i da su zamenili raniji koncept solarne barke sa modernijim i tehnološki naprednijim solarnim kočijama. Točak je isto tako bio solarni simbol za drevne Egipćane.

Primjena

Točak je i nastao iz pragmatičnih čovjekovih potreba i primjerenih razloga, kada čovjek nije mogao određeni predmet da pokrene i prenosi sopstvenom snagom i postojećim tehnikama, ili kada nije mogao da postigne potrebnu brzinu i ravnomjernost u kretanju. Njegova primjena je raznovrsna i kako je u primjeni evoluiralo, tako je i njegova izrada bivala sve savršenija u dijapazonu od najprimitivnijeg točka - drvene oblice, preko onog od tesanog komada drveta, do metalnih i točkova od kompozitnih materijala, pa sve do najnovijih od specijalnih plastičnih masa.

• Sposobnost da dugotrajno i gotovo u cijelosti umanji trenje i tako omogući razna kretanja kvalifikovala ga je gotovo u svim sferama civilizacijskih potreba. Koristi se kod najmanjih mehaničkih sklopova kod kojih je potrebno izvesti i najmanja kretanja, kao i kod najvećih mehaničkih uređaja, čiji bi pokretni dijelovi bez točka trajno ostali nepokretni.
• Točkovi posreduju u kretanju traka, remenova, sajli, lanaca, u pokretanju pomičnih mašinskih struktura, kao i u kretanju samohodnih mašinskih dijelova, mašina i uređaja.
• Sastavni je dio svih građevinskih kranova i dizalica. Koliko će puta koturača smanjivati silu za podizanje tereta zavisi od broja pari njenih koturova.
• Točkovi postavljeni u posebnim konstrukcijama prenose ljude i terete. Bicikl se još uvijek, u nekim lokalnim žargonima, zove TOČAK.
• Koriste se svuda gdje su neophodna pravilna i ravnomjerna kretanja.

Neizbježni su u gotovo svim industrijama, industrijskim postrojenjima i proizvodnjama. Ima ih u rudarstvu i geologiji, crnoj metalurgiji, mašinskoj industriji, do elektronske, električne, automobilske, avionske, u proizvodnji vozova, kao i u brodogradnji, raketnoj industriji i dr. Nemoguće je i nabrojati gde se sve točak primenjuje.

Posebno su se vremenom usavršavali i spojevi točka sa osovinama oko kojih rotiraju. Ležajevi su pomogli da se višestruko umanji trenje kod rotacije točka.

Točak - civilizacijski kapital

Točak je krug, a krug je najbliži simulaciji beskonačnosti i Perpetuum mobila. Tu je tajna mogućnosti TOČKA, ili KOLA, ili KOTURA. On je neprestan. Njegov hod je neisprekidan i trajan. Točak je revolucionaran u tehničko - tehnološkom napretku. To mu daje bazni značaj u kulturno -civilizacijskom smislu.

Porijeklo riječi

Izvoru se kaže TOČAK. (voda toči neprekidno) Etimolozi smatraju da je izvor-vrelo izvorište riječi točak, a da naziv kolo potiče od narodne igre kolo, koja isto tako teče neprekidno i u krug.

Literatura

• Hall, Adelaide S. (2005). A Glossary of Important Symbols in Their Hebrew: Pagan and Christian Forms. Cosimo. str. 56. ISBN 9781596055933. 
• Threadingham, Desmond; Obrecht, Werner; Wieder, Wolfgang (2011). Overview. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim. doi:10.1002/14356007.a23_239.pub5. 
• Jewel, Elizabeth (2006). The Pocket Oxford Dictionary and Thesaurus. Oxford University Press. str. 722. ISBN 978-0-19-530715-3. Pristupljeno 04. 01. 2012. 
• Anthony, David A. (2007). The horse, the wheel, and language: how Bronze-Age riders from the Eurasian steppes shaped the modern world. Princeton, N.J: Princeton University Press. str. 67. ISBN 978-0-691-05887-0. 
• Potts, D. T. (2012). A Companion to the Archaeology of the Ancient Near East. str. 285. 
• V. Gordon Childe (1928). New Light on the Most Ancient East. str. 110. 
• al-Hassani, S.T.S., Woodcock, E. and Saoud, R (2006). 1001 inventions : Muslim heritage in our world. Manchester: Foundation for Science Technology and Civilisation. ISBN 978-0-9552426-0-1. CS1 održavanje: Višestruka imena: spisak autora (veza)
• Allan. April 18, 2008. Undershot Water Wheel. Retrieved from http://www.builditsolar.com/Projects/Hydro/UnderShot/WaterWheel.htm
• Donners, K.; Waelkens, M.; Deckers, J. (2002), „Water Mills in the Area of Sagalassos: A Disappearing Ancient Technology”, Anatolian Studies, Anatolian Studies, Vol. 52, 52, str. 1—17, JSTOR 3643076, S2CID 163811541, doi:10.2307/3643076 
• Glick, T. F. (1970). Irrigation and society in medieval Valencia. Cambridge, MA: Belknap Press of Harvard University Press. ISBN 978-0-674-46675-3. 
• Greene, Kevin (2000), „Technological Innovation and Economic Progress in the Ancient World: M.I. Finley Re-Considered”, The Economic History Review, 53 (1), str. 29—59, doi:10.1111/1468-0289.00151 
• Hill, D.R. (1991) "Mechanical Engineering in the Medieval Near East", Scientific American, 264 (5:May). pp. 100-105
• Lucas, A.R. (2005). „Industrial Milling in the Ancient and Medieval Worlds: A Survey of the Evidence for an Industrial Revolution in Medieval Europe”. Technology and Culture. 46 (1): 1—30. S2CID 109564224. doi:10.1353/tech.2005.0026. 
• Lewis, M.J.T. (1997). Millstone and Hammer: the origins of water power. University of Hull Press. ISBN 978-0-85958-657-3. 
• Morton, W.S. and Lewis, C.M. China: Its History and Culture, 4th Ed.. New York: McGraw-Hill. 2005. ISBN 978-0-07-141279-7. 
• Murphy, Donald (2005), Excavations of a Mill at Killoteran, Co. Waterford as Part of the N-25 Waterford By-Pass Project (PDF), Estuarine/ Alluvial Archaeology in Ireland. Towards Best Practice, University College Dublin and National Roads Authority 
• Needham, J. (1965). Science and Civilization in China – Vol. 4: Physics and physical technology – Part 2: Mechanical engineering. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-05803-2. 
• Nuernbergk, D.M. Wasserräder mit Kropfgerinne: Berechnungsgrundlagen und neue Erkenntnisse, Detmold : Schäfer. 2005. ISBN 978-3-87696-121-7.
• Nuernbergk, D.M. Wasserräder mit Freihang: Entwurfs- und Berechnungsgrundlagen, Detmold : Schäfer. 2007. ISBN 978-3-87696-122-4.
• Pacey, A. Technology in World Civilization: A Thousand-year History, 1st MIT Press ed., Cambridge, Massachusetts : MIT. 1991. ISBN 978-0-262-66072-3.
• Oleson, John Peter (1984), Greek and Roman Mechanical Water-Lifting Devices: The History of a Technology, University of Toronto Press, ISBN 978-90-277-1693-4 
• Quaranta Emanuele, Revelli Roberto (2015), „Performance characteristics, power losses and mechanical power estimation for a breastshot water wheel”, Energy, Energy, Elsevier, 87: 315—325, doi:10.1016/j.energy.2015.04.079 
• Oleson, John Peter (2000), „Water-Lifting”, Ur.: Wikander, Örjan, Handbook of Ancient Water Technology, Technology and Change in History, 2, Leiden: Brill, str. 217—302, ISBN 978-90-04-11123-3 
• Wikander, Örjan (1985), „Archaeological Evidence for Early Water-Mills. An Interim Report”, History of Technology, 10, str. 151—179 
• Wikander, Örjan (2000), „The Water-Mill”, Ur.: Wikander, Örjan, Handbook of Ancient Water Technology, Technology and Change in History, 2, Leiden: Brill, str. 371—400, ISBN 978-90-04-11123-3 
• Wilson, Andrew (1995), „Water-Power in North Africa and the Development of the Horizontal Water-Wheel”, Journal of Roman Archaeology, 8, str. 499—510 
• Wilson, Andrew (2002), „Machines, Power and the Ancient Economy”, The Journal of Roman Studies, 92, str. 1—32, JSTOR 3184857, S2CID 154629776, doi:10.2307/3184857 

Spoljašnje veze

• Wheels na sajtu Curlie