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哈利根的前世今生 丨原理篇

第三部分:用杠桿可以創(chuàng)造奇跡

通過前兩章,我們學(xué)習(xí)了哈利根的歷史、工具的品質(zhì),以及我們可以選擇使用的不同工具。現(xiàn)在可以轉(zhuǎn)向真正令人興奮的內(nèi)容了-- 數(shù)學(xué)!我只是在開玩笑,這可能是最無聊的部分。除了了解我們?nèi)粘J褂玫墓ぞ叩挠蓙硪约叭绾胃邩?biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)出來,真正重要的是應(yīng)該了解你的工具是如何發(fā)揮作用的。有了對杠桿原理(levers)和機(jī)械利益(mechanical advantage)的基本理解,我們就能更好地學(xué)習(xí)這個工具本身以及如何應(yīng)用它。

 

 

哈利根的來龍去脈

 

在我們深入探討杠桿原理和機(jī)械利益之前,我想花點(diǎn)時間談?wù)勅绾握{(diào)整你的哈利根。

 

對哈利根的調(diào)整可以是很簡單的也可以是很復(fù)雜的。在使用的時候,你可以把它平行于地面以插入到狹窄空間里;你也可以把叉子的豁口卡在門把手,從而把門鎖拉出以破拆進(jìn)入室內(nèi)。

 

我想說的很簡單,那就是你可以通過設(shè)置限位標(biāo)記線(gap and set lines)來進(jìn)行調(diào)整,標(biāo)記線在破拆使用的時候能給你提供直觀的視覺參考,它們幫助你確保不會把工具插入得太淺,但也確保你不會浪費(fèi)時間把工具插入的過深。叉子和扁斧上的最淺限位線設(shè)置在1.75英寸(4.45厘米)處,為什么?因為一般的門是1.75英寸(4.45厘米)厚,通常是破拆向外開合頁門時用到它。

 

最深限位線是在用叉子破拆向內(nèi)或向外開的合頁門時使用的,叉子上的最深限位線設(shè)置在5英寸(12.7厘米)處,這使得叉子插入的足夠深而不至于滑出來,但也有助于確保你不會因為插入得過深而無法拔出。在扁斧上的最深限位線卻不同,它被設(shè)置在3.25(8.26厘米)英寸處,它只在向外開合頁門上使用,3.25英寸(8.26厘米)可以確保你的工具插進(jìn)門后不會滑出。

 

照片1-4展示了限位標(biāo)記線的設(shè)置,將Pro Bar的扁斧和叉子分隔成不同的部位。對限位標(biāo)記線的理解將幫助你之后了解它們?nèi)绾问褂谩?/span>

 

 

1 Gap and set lines marked on forks

在叉上標(biāo)記的限位標(biāo)記線

2 Gap and set lines marked on adz

 

在扁斧上標(biāo)記的限位標(biāo)記線

 

Gap and set lines cut on forks

在叉子上標(biāo)記的限位標(biāo)記線

 



Gap and set lines cut on adz

在扁斧上標(biāo)記的限位標(biāo)記線

 

下一個我們要講的主題是對Pro Bar的剖析。所有這些測量數(shù)據(jù)都是基于標(biāo)準(zhǔn)的Pro Bar。Pro Bar的總長度是30英寸(76.2厘米,照片5)。扁斧邊緣長6英寸(15.24厘米)和寬2英寸 (5.08厘米,圖6)。鎬長6英寸 (15.24厘米,圖7)。扁斧和鎬形成的三角形的高為5英寸(12.7厘米,圖8)。叉子長6英寸,叉子的分叉長5英寸(圖9)。

Overall length

總長度

Adz measurement

 

扁斧的尺寸 

Pick measurement

 

鎬的尺寸

8 Adz/pick triangle measurement

 

扁斧/鎬形成的三角形的尺寸

Fork measurements

叉子一端的尺寸

 

現(xiàn)在講一些有趣的東西:杠桿原理。下面這段是小編自己加的,幫助大家復(fù)習(xí)下高中物理知識,方便更好理解。對杠桿的分類一般是兩種方法。第一種是以支點(diǎn)、阻力點(diǎn)和動力點(diǎn)所處的位置來分的;另一種是按省力或費(fèi)力來區(qū)分的。

 

 

第一種分類法

I類杠桿:

是動力F和有用阻力W分別在支點(diǎn)的兩邊。這類杠桿既有省力杠桿也有費(fèi)力杠桿。例如,剪金屬片用的剪刀,刀口很短,它的機(jī)械利益遠(yuǎn)大于1。這是因為金屬板很硬,刀口短,刀把長,即動力臂大于阻力臂,可以少用力。家庭裁衣剪布用的剪刀,把與刃基本是等長的,即動力臂等于阻力臂,屬于不省力也不費(fèi)力的類型。因為布的厚度較薄,不需太大的力,剪布要直故刀口要長些,為此用力不大,布剪的也直。屬于這種類型的還有物理天平。又如理發(fā)用的剪刀,刀口很長,即動力臂小于阻力臂,它的機(jī)械利益小于1。這是因為剪發(fā)本來不需要多大的力,刀口長一些,能夠剪得快一些和齊一些。

 

II類杠桿:

II是支點(diǎn)和動力點(diǎn)分別在有用阻力點(diǎn)的兩邊。這類杠桿的動力臂大于阻力臂,其機(jī)械利益總是大于1,所以總是省力的。例如,用鍘刀鍘草、獨(dú)輪車等都是這類杠桿。

 

III類杠桿:

是支點(diǎn)和有用阻力點(diǎn)分別在動力點(diǎn)的兩邊,這類杠桿的動力臂小于阻力臂,其機(jī)械利益總是小于1,所以總是費(fèi)力的。例如,縫紉機(jī)的腳踏板、夾食品的竹夾子都屬于這類杠桿。

 

第二種分類法

I類杠桿:

I類杠桿:是省力的杠桿,即動力臂大于阻力臂。例如,羊角錘、木工鉗、獨(dú)輪車、汽水扳子、鍘刀等等。

 

II類杠桿:

II類杠桿:是費(fèi)力的杠桿,即動力臂小于阻力臂。如鑷子、釣魚桿、理發(fā)用的剪刀。

 

III類杠桿:

III類杠桿:不省力也不費(fèi)力的杠桿,即平衡杠桿.即動力臂等于阻力臂。其機(jī)械利益等于1。如天平、定滑輪等。

 

本文所講的杠桿分類是按照第一種分類法講的,對于使用哈利根而言,我們只使用其中的兩種類型即I類和II類。

 

現(xiàn)在我必須先告訴大家,我不是一個工程師,我看過一些不同的文章,這些人在這個話題上都有不同意見。我將會告訴你我的理解,以及我如何在破拆課程中講授它。

 

有三個重要的術(shù)語需要理解:動力、支點(diǎn)和阻力。動力是指作用于哈利根末端的力。支點(diǎn)是哈利根繞之旋轉(zhuǎn)的中心;對我們而言,支點(diǎn)就是門框或是門擋。阻力是需要挪動的物體,對我們而言就是門。

 

I類杠桿(圖10)是哈利根最常見的用法。它適用于所有向外開的合頁門,以及用扁斧使向內(nèi)開的合頁門形成缺口。你可以把它想象成一個蹺蹺板。阻力在一端,另一端受力,而支點(diǎn)則位于中間。

 

II類杠桿(圖11)是用在用叉子破拆時作用在外開的合頁門上,和需要在向外開的合頁門上得到壓迫的空間時。你可以把它想象成手推車。負(fù)載位于中間,作用力被應(yīng)用在一端,而另一端則是它旋轉(zhuǎn)的支點(diǎn)。



 

 

韋氏詞典所定義 “機(jī)械利益”為:“在力傳遞的過程中使用機(jī)械所獲得的利益”。“機(jī)械利益是由一個特定的公式來計算的。機(jī)械利益=力到支點(diǎn)的距離(動力臂)/支點(diǎn)到阻力的距離(阻力臂)。給出的數(shù)學(xué)公式根據(jù)哈利根的位置、阻力(門)和支點(diǎn)(柱)的位置來改變。同樣也可以看成,它會隨著金屬在力的作用下彎曲和擠壓而改變。

 

12 Crushing outward-swinging doors

擠壓向外開的合頁門

 

 

在向外開的門上使用扁斧應(yīng)用杠桿進(jìn)行破拆時,具有15:1的機(jī)械優(yōu)勢,這時運(yùn)用的是I類杠桿。作用力到支點(diǎn)的距離是30英寸。從支點(diǎn)到負(fù)載的距離是2英寸。所以,30/2=15(圖13)。

13 Outward-swinging with the adz.

用扁斧破拆向外開的合頁門

 

 

 

用叉子破拆向外開的門時能獲得12.5:1的機(jī)械利益,這時運(yùn)用的是I類杠桿。從作用力到支點(diǎn)的距離是25英寸。從支點(diǎn)到門的距離是2英寸。所以,25/2=12.25(圖14)。

14 Outward-swinging with the forks

用叉子破拆向外開的合頁門

 

 

用扁斧破拆一扇向內(nèi)開的門時,具有15:1的機(jī)械利益,這時運(yùn)用的是I類杠桿。從作用力到支點(diǎn)的距離是30英寸。從支點(diǎn)到門的距離是2英寸。所以,30/2=15(圖15)

15 Inward-swinging with the adz

用扁斧破拆向內(nèi)開的合頁門

 

 

用叉子破拆向內(nèi)開的門時有兩種方式:向門傾斜或向門框傾斜。向門傾斜是被書本廣泛傳播的破拆方式。當(dāng)你向門框傾斜施壓時,你就會因為斧子撞到門而無法伸展,然而,當(dāng)你面對一扇緊閉的門時,叉子自然的曲線可以幫助你找到破拆的途徑。這兩種方式的機(jī)械利益是相同的,都是13.5:1,屬于II類杠桿。從作用力到支點(diǎn)的距離是27英寸。從支點(diǎn)到門的距離是2英寸。因此,27/2=13.5(圖16和17)。

16 Inward-swinging with the forks, bevel to door 

 

用叉子破拆向內(nèi)開的合頁門,向門傾斜



圖17 Inward-swinging door with the forks, bevel to frame

用叉子破拆向內(nèi)開的合頁門,向門框傾斜

重要的是要記住這只是一個簡單的概述。為了最大化你的機(jī)械利益,你必須抓住這個工具的最遠(yuǎn)的一點(diǎn)。如果你握住工具,就會縮短動力臂,從而降低機(jī)械利益。通過與一個6尺鉤或另一個哈利根連用,可以在破拆向外開的合頁門上增加機(jī)械利益。最后要說的是,機(jī)械利益越大,工具需要展開距離的越短,反之亦然。

 

嗯,就是這樣。從哈利根的歷史到它如何工作。重要的是,尤其是在消防工作中,要知道我們從哪里來,我們的工具來自哪里,以及為什么它們是這樣的標(biāo)準(zhǔn)。這不僅能幫助消防員使用它們,還能讓你明白它們?yōu)槭裁雌鹱饔?。對你的工具有更深入的了解,可以使你在使用它們時擁有更好的應(yīng)用知識。

Clay Magee是Magic市消防車學(xué)院的一名教員,也是伯明翰(AL) 和切爾西消防與救援局的一名消防員兼急救員。他目前在伯明翰第20救援隊工作。2004年,克萊在密西西比州立大學(xué)上學(xué)時,在東奧克迪比哈消防隊開始了自己的職業(yè)生涯。自2013年以來,他一直在伯明翰消防局工作。他對破拆和高層建筑滅火很有研究。他擁有密西西比州立大學(xué)工商管理學(xué)士學(xué)位,哥倫比亞南部大學(xué)的消防科學(xué)學(xué)士學(xué)位,以及阿拉巴馬州消防學(xué)院的多項認(rèn)證。