Hjulet, teknikuppgift

Hjulet

Ett hjul är en cirkel, torus eller cylinderformad uppfinning för att göra en rörelse framåt lättare, eller omvandla en rörelse framåt, till ”rotationsrörelse”. Hjulet används för att stötta ett fordon i rörelse (exempel: vagnshjul), överföra krafter (exempel: kugghjul), bevara energi (exempel: svänghjul), m.m. Hjulet brukar betraktas som en av mänsklighetens äldsta uppfinningar och räknas som en av de fem enkla maskinerna.

Rotation:

Att flytta ett objekt med ett eller flera hjul, på ett jämnt underlag, kräver mindre kraft. Ett hjul kan dessutom ha en ledande användning som till exempel hos järnvägshjul eller flänshjul. Ett hjul i rörelse har ständigt någon typ av mekaniskt moment. Rotationen skapas när det finns vridmoment (en krafts förmåga att vrida på ett objekt) som arbetar på hjulet eller om hjulet har sparat/lagrat ”rörelsemängdsmoment”. Det motsatta gäller på ett stillastående hjul så finns det inget moment. Ett roterande hjul arbetar emot vissa rörelser, med andra ord, hjulet balanserar sig själv. Till exempel: när man cyklar så är det väldigt lätt att hålla balansen med tillräckligt mycket fart.

Ett hjul kan användas för att spara/lagra energi, vilket är väldigt användbart vid stora byggnader som kräver mycket effekt/kraft, till exempel för att skapa kraftfulla magnetfält. Med hjälp utav elektricitet kan hjulet laddas upp (rotera) under en väldigt lång tid, utan att anstränga det känsliga elnätet. Efter detta så kan rotationsenergin kan sedan omvandlas än en gång, till elektricitet på mycket kort tid, som ger en hög effekt.

Hjulet skapades runt 5500 år F.kr. Men hjulet skapades nästan samtidigt i olika delar av världen, i norra Kaukasus, i Mesopotamien och i Centraleuropa. Alltså så vet man inte riktigt hjulets ursprung.

Vagnshjulet uppfanns/importerades till Kina runt 2500 F.kr. Man har hittat leksaker som innehåller ”hjulliknande” föremål, och dessa tror man har funnits sen 1500 F.kr.

För att använda hjulförsedda vagnar bäst, måste man ha någon form av väg. Eftersom att det redan är svårt för hästar att ta sig fram i ojämn terräng med hög beväxtning.

Slädtransporter på vintern sparade därför, för i tiden, mycket mer energi jämförelsevis med transporter med vagnar som var hjulförsedda, men i Norden tog det lång tid innan vagnen fick någon större användning. På 1800-talet i Sverige, fanns det fortfarande betydelsefulla sträckor där man behövde klövja (alltså fästa lasten på hästryggen och vara utan vagn).

På 1800-talet kom flera genombrott i nytta av hjulet. Ett exempel är järnvägen. Vägbyggen och järnvägsbyggen gjorde att landtransporter blev säkra, oavsett väderlek året runt, vilket gjorde att industrialiseringen tog fart och därmed dagens höga globalisering. En tredje revolutionerande uppfinning var det luftfyllda däck hjulet som uppfanns på 1880-talet.

Luftfyllda däck hjulet:

Hjulet idag är ett luftfyllt däck. För att beskriva ett däck så är det en ring av gummi runtom ett hjuls omkrets, vanligtvis en fälg eller en eker. Däckets funktion är bl.a att ge fäste mot underlaget, förminska vibrationer och skydda hjulet mot påfrestning. Det vanligaste däcket är det luftfyllda däcket, men däck kan också vara fyllda med t.ex. vätska eller vara solida. Moderna bilar har slanglösa däck men ett exempel på däck som är utrustad med en innerslang, är cyckeldäcket. Det första luftfyllda däcket gjordes av en skottsk man, vid namn John Boyd Dunlop. Han skapade detta hjul år 1880, i ett försök att förebygga den huvudvärk hans son fick när han cyklade på ojämn terräng. Han gjorde en simpel prototyp av ett luftfyllt däck med hjälp av tejp för att hålla inne luften. Han tog sin ide vidare och förbättrade den under 8 hela år. År 1888 alltså, så kom det första luftfyllda decket ut på marknaden. Denna idén var en succé och blev internationellt efter bara några år. Tack vare detta, så tillverkas det idag mer än 1 miljard däck per år, i mer än 400 däckfabriker, dessutom har trafiksäkerheten ökat otroligt mycket med hjälp av den höga friktion som finns mellan gummit och asfalten.

Detta var hur det luftfyllda däcket hjulet blev till och hur det ser ut idag. Men hur kommer däcket se ut om 100 år? Vi kommer alltid ta steg efter steg i tekniken, frågan är åt vilket håll? Kommer vi att ha flygande bilar? Kommer bilen inte finnas till, vi kanske tar oss fram via rutchkanor när vi blir äldre, eller har vi utvecklat miljövänliga jetpacks? Den hypotesen som jag tror är mest jordnär är nog att däcken kommer vara väldigt sm...