מכונה היא התקן שמבצע עבודות במקום או לצד האדם. בצורה מדויקת, מכונה צורכת, מעבירה או משנה אנרגיה כדי לבצע משימה. ברוב המקרים יש צורך במקור אנרגיה חיצוני. בדרך הקלאסית מכונה היא מערכת מוחשית שמקבלת קלט ומפיקה פלט; יש גם שימוש במושג "מכונה וירטואלית" עבור תוכנה שמתפקדת כיחידה.
בני אדם השתמשו במכונות מאז תחילת ההיסטוריה, אפילו בכלי עבודה פשוטים שנחשבים כמכונות פרימיטיביות. בהגדרה מודרנית מכונה היא התקן מורכב בעל חלקים רבים. רבות מהמכונות הראשונות נועדו לתעל את כוח האדם, ואחריהן השתמשו בחוקים פיזיקליים פשוטים מעולמות המכניקה וההידרודינמיקה כדי להפחית את המאמץ הדרוש. דוגמאות קלאסיות: מנוף, גלגלת, גלגל וגלגלי שיניים. יש מכונות שאוגרות אנרגיה אלסטית (גמישות) ומשחררות אותה בפתאומיות, דוגמה מפורסמת היא הקשת.
ה"יתרון המכני" (Mechanical Advantage) הוא יחס בין הכוח שהמכונה מפעילה לכוח שמפעיל המשתמש. למשל במנוף אפשר לחשב יחס של זרועות כדי לדעת כמה הכוח מוכפל. יחס זה לא מגדיר את הביצועים הסופיים, כי יש להשלים כוח להתגברות על חיכוך. ה"יעילות המכנית" (Mechanical Efficiency) היא היחס בין היתרון המכני בפועל לזה האידיאלי, ותמיד קטן מ‑1 (פחות מ‑100%) בגלל אובדן אנרגיה והחוק השני של התרמודינמיקה.
בזמנים קדומים נבנו מכונות גדולות מפשוטות: מנופים, גלגלות וחבלים. כלי מצור העתיקים, כמו מרגמה פשוטה, הראו כיצד אנשים רבים יכולים להפעיל מערכת כדי להשליך אבנים כבדות. גם מים ורוח שימשו כמקורות אנרגיה להפעלת טחנות ורכיבים מסתובבים. בהמשך הופיעו מכונות שפעלו על קפיץ, כמו שעונים מגלגלי שיניים, שאחסנו אנרגיה מכנית לשעות ארוכות.
אומנים ומהנדסים כמו לאונרדו דה וינצ'י תכננו מכונות מתוחכמות, שרבות מהן הונעו עדיין בכוח אדם, בעלי חיים או קפיצים.
התפתחות מרכזית הייתה המעבר למכונות ממונעות, מכונות שמונעות על ידי מנוע במקום על ידי בעלי חיים, אנשים או הטבע. מנוע (Engine) הוא התקן שממיר חום לאנרגיה מכנית, כלומר הופך אנרגיה לחום לתנועה או עבודה. תאוריות התרמודינמיקה שנבנו עד המאה ה‑19 מסבירות את התהליכים האלה, ושליטים בתחום תרמו מדענים כמו לודוויג בולצמן ואלברט איינשטיין.
המנועים הראשונים היו מנועי קיטור. הם איפשרו עבודות בקנה מידה גדול והובילו למהפכה התעשייתית. קיטור אפשר לבנות רכבות וספינות קיטור שהאיצו את הניידות והפיתוח. במאה ה‑20 הופיע מנוע בעירה פנימית, שהוליד את המכונית, הטרקטור וכלי עבודה כבדים נוספים. כלי רכב אלה, יחד עם עגורנים ומכונות הנדסיות, אפשרו בנייה מאסיבית ועבודות גדולות.
מלחמות גדולות, כמו מלחמת העולם הראשונה, האיצו פיתוחים טכנולוגיים ושיפורים בייצור המוני של כלי נשק וכלי תחבורה.
בסוף המאה ה‑19 והמשך המאה ה‑20 הופיע פס הייצור האוטומטי. פסי הייצור והסרט הנע חילקו עבודות בין מכונות רבות והפכו ייצור למהיר ומחזורי. הופעת המחשב והטרנזיסטור אפשרה ליצור מכונות בריאות יותר: מכונות שניתן לתכנת, רובוטים ומכשירים ממוחשבים. מכשירי חשמל נכנסו לבתים: מכונת כביסה, מדיח כלים ועוד. בשנות ה‑90 מחשבים ביתיים ואינטרנט הרחיבו את השימוש במערכות ממוחשבות.
במאה ה‑21 המגמה היא לשלב שבבים ומעבדים בכל מכשיר כדי לשפר ביצועים ולחבר מכשירים זה לזה באמצעות טלפונים חכמים.
השימוש הגובר במכונות הגדיל את הביקוש לדלקים, ובמיוחד לנפט. שריפת דלק יצרה זיהום סביבתי, שהגיע לשיא בשנות ה‑80. משנות ה‑90 עלתה מודעות סביבתית, והחלו לחפש אלטרנטיבות נקיות יותר. עם זאת, קיימים דאגות לגבי דילול משאבים ופגיעה ארוכת טווח בסביבה.
מכונה היא כלי שעוזר לעשות עבודה. היא צריכה אנרגיה כדי לפעול. לפעמים האנרגיה היא כוח אדם, רוח, מים או דלק.
מכונות פשוטות קיימות מאז ימי קדם. דוגמאות: מנוף (משפר כוח), גלגלת וגלגל. חלק מהמכונות שומרות אנרגיה ולהרבה זמן, כמו קשת ששומרת אנרגיה גמישה.
בזמנים קדומים בנו כלי מצור שנעו על ידי אנשים רבים. מים ורוח הניעו טחנות. עם הזמן הופיעו שעונים שפעלו על קפיצים.
מנוע הוא מכשיר שהופך חום לתנועה. מנועי קיטור הראשונים שימשו ברכבות ובספינות. אחר כך הגיע מנוע בעירה פנימית, שאיפשר את המכונית והטרקטור.
פסי ייצור אפשרו לייצר הרבה דברים במהירות. המצאת המחשב והטרנזיסטור הביאה לרובוטים ולמכונות שניתנות לתכנות. היום יש מכונות גם בבית, כמו מכונת כביסה.
המכונות גם גרמו לזיהום כי שורפים דלק. אנשים היום מנסים להשתמש באנרגיות נקיות ולהפחית נזק לסביבה.
תגובות גולשים