Колесо

    Все мы сталкиваемся с таким физическим аппаратом как колеса, но, как правило, не придаем значения всей важности этого изобретения. Колесо используется почти везде, а отрасли, в которой оно не используется, не существовало бы без колеса. Колесо - самое важное открытие. Без колеса не было бы ни компьютеров, ни машин, ни часов, ни телевизора.

   В живой природе принцип колеса используется лишь некоторыми жгутиковыми эукариотами, для которых характерно такое формирование актиновых или флагеллиновых нитей, которое приводит к колебанию основного жгутика.

   Самые ранние колеса (глиняные модели колес) встречаются на территории современной Румынии и Украины (неолитическая культура Кукутени — Триполье). Эти находки датируются последней четвертью V тысячелетия до н. э. Затем — в IV тысячелетии — они появляются и на территориях современной Германии, Польши и в южнорусских степях Северного Причерноморья. К более ранним, чем «месопотамские», относятся модели колёс, обнаруженные археологами А. Д. Резепкиным на Северном Кавказе и А. В. Кондрашовым на Кубани. Всё больше материальных доказательств свидетельствуют в пользу того, что «самое первое» колесо появилось на Западе (а не на Востоке).

    Следующие упоминания о колесе встречаются в Месопотамии в конце 4-го тысячелетия до н. э. Предшественником колеса можно считать известный до этого деревянный каток, который подкладывался под перемещаемый груз. Первоначально колесо представляло собой деревянный диск, насаженный на ось и зафиксированный клином. Изображения салазок с колёсиками (3000 г. до н. э.) найдены в Междуречье в шумерском городе Урук. К 2700 году до н. э. там же появляются рисунки повозок. В это же время шумеры начинают хоронить своих царей вместе с колесницами. Эти погребения найдены в Кише, Уре, в эламском городе Сузы.

    Во II тысячелетии до н. э., конструкция колеса совершенствуется: на Южном Урале появляется колесо со спицами, в Малой Азии — со ступицей и гнутым ободом. Позднее, в 1-м тысячелетии до н. э., кельты для увеличения прочности колёс своих колесниц стали применять металлический обод, который затем в транспортных машинах был заменен резиновыми шинами для амортизации.

   Несмотря на то, что колесо считается неизвестным среди цивилизаций доколумбовой Америки, некоторые народы, например Инки, вплотную приблизились к его открытию. Использование для строительства характерных устройств катка — цилиндрического массивного тела для утрамбовки грунта, говорит об отказе от применения колеса в транспорте, а не об отсутствии открытия принципа колеса. Некоторые культуры (например, ольмеки) изготовляли керамические и деревянные фигурки животных на колесиках — возможно, они выполняли ритуальные функции, а возможно, были просто игрушками. Исходя из этого, можно предположить, что и первое колесо появилось в качестве игрушки.

       Также до прихода европейцев колеса не знали коренные народы Австралии и южной Африки.

       Цилиндрическая зубчатая передача. Слева и справа колёса.

     Изобретение колеса способствовало развитию ремёсел. Колесо было применено в гончарном круге, мельнице, прялке, токарном станке. В ирригационных сооружениях, на мануфактурных фабриках, рудниках и т. п. применялись водяные колёса.

     Изобретение колеса дало толчок к развитию науки в целом. Так, оно применяется в астролябии и других научных инструментах. В механике широко используется зубчатое колесо.

     Важное значение колеса в хозяйственной сфере отразилось в его метафорическом обожествлении в виде «Вечного возвращения», реинкарнации и т. д. В различных культурах колесо является символом движения солнца, в буддизме оно символизирует закон и истину, симметрию и совершенство Дхармы, мирные перемены. Крылатое колесо ассоциируется со скоростью, колесо колесницы — с правлением и властью. В древнегреческой и древнеримской мифологии колесо с шестью спицами — атрибут Зевса (Юпитера) как небесного бога.

   Колесо существенно уменьшает затраты энергии на перемещение груза по относительно ровной поверхности. При использовании колеса работа совершается против силы трения качения, которая в искусственных условиях дорог существенно меньше, чем сила трения скольжения.

    Основные кинематические и динамические отношения между разными частями колеса выводятся из рассмотрения его как твёрдого тела, и определяются исходя из геометрических свойств, начальных условий, условий эксплуатации и прочего. Колесо считается простейшим механизмом, когда оно насажено на зафиксированную или вращающуюся ось, которая проходит через его центр. Часто колесо устанавливается с целью обеспечить перемещение, в этом случае оно является частью транспортного средства, обеспечивая движение с большой эффективностью. Если ось соединена с двумя колёсами, то вращение колёс происходит так, как если бы они были одним телом.

    Колёсная ось является одним из шести простейших механизмов. Она позволяет получить механическое преимущество, путём увеличения приложенной силы за счёт крутящего момента. Суть в том, что сцепление механизма с землёй происходит только по подошве колёс, они выполняют роль поддерживающей системы для транспортного средства, что уменьшает потери энергии, несмотря на такие недостатки, как эластичность колёс и потери момента в подшипниках. При использовании колёс для различных транспортных средств также необходимо обеспечивать необходимое сцепление их с землёй, что может быть достигнуто применением рифлёных колёс.