Wiel

:Vir die tydskrif Wiel, sien Wiel (tydskrif).
duimnael|Wiele op 'n antieke driewielfiets.

'n Wiel is 'n ronde toestel wat die vermoë het om, om 'n as te draai en sodoende beweging, vervoer of die verrigting van arbeid deur masjiene moontlik maak. 'n Wiel saam met 'n as oorkom wrywing deur rolbeweging moontlik te maak. Vir 'n wiel om te draai moet 'n draaimoment op die wiel se as uitgeoefen word, hetsy deur swaartekrag of deur een of ander eksterne krag. Algemene voorbeelde kan in vervoertoepassings waargeneem word. Die term kan ook vir ander ronde voorwerpe gebruik word, soos in die geval van 'n skeepswiel en 'n vliegwiel.
Geskiedenis van die wiel

frame|regs|'n Voorstelling van 'n Sumeriese wa deur esels getrek (circa 3200 v.C.)
duimnael|regs|250px|'n Wiel met speke wat in die Iranse nasionale museum in Teheran ten toon gestel word. Hierdie wiel dateer uit die 2de millenium v.C. en is by Choqa Zanbil opgegrawe.

Die tyd en plek van die uitvinding van die wiel bly onseker, hoewel ouer bronne aandui dat dit waarskynlik vir die eerste keer in die 4de millenium v.C. in antieke Mesopotamië gebruik is. Meer onlangse bronne reken egter dit is óf eerder deur voorwêreldse Oos-Europeërs uitgevind óf dat die Mesopotamiërs en Oos-Europeërs dit onafhankklik van mekaar begin gebruik het (Engelse Wikipedia). Die wiel het antieke Indië deur middel van die Indusvalleibeskawing in die 3de millenium v.C. bereik. Aan die noordelike Koukasus is verskeie grafte ontdek waar mense sedert 3700 v.C. op waens en karre begrawe is. Die vroegste uitbeelding van 'n vaartuig met wiele is op die Bronocicepot (kleipot) ongeveer 3 500 jaar v.C. gevind in die suide van Pole.

Die moderne wiel het meestal lugbande en 'n ligte, veerkragtige konstruksie vir maksimum gerief en hoë snelheid. Die oudste bekende wiele wat in grafte in Mesopotamië (Kisj, Soesa) gevind is, bestaan uit 'n ronde skyf wat uit planke saamgestel en ongeveer 5 500 jaar oud is.

Die gebruik van ronde boomstamme vir die vervoer van swaar vragte is selfs nog ouer, maar in die geval kan nie van wiele gepraat word nie omdat dit nie om 'n as gedraai het nie. Daar is bewyse gevind dat wiele met speke in omstreeks 2 000 v.C. reeds in gebruik was.

In omstreeks 1 500 v.C. is speekwielvoertuie in verskillende kulture vir strydwaens en rytuie gebruik. Speekwiele is ligter en veerkragtiger as soliede houtwiele en laat daarom groter snelhede toe, aangesien dit skokke beter absorbeer en gelykmatig, met minder rolweerstand, oor 'n growwe oppervlak beweeg. 'n Voorwaartse slap in die ontwikkeling van die wiel was die Kelte se gebruik van 'n rol laer, bestaande uit ronde stokkies wat tussen die vaste as en die naaf van die wiel kon rol.

'n Wiel met rol laers kan beskou word as 'n wiel van die tweede orde: wieletjies in 'n wiel. Die hout in die rollaers was egter nie teen swaar vragte bestand nie en in die praktyk het die Romeine se bronsglylaers beter gevaar. Die wiel het Europa en Indië in die 4de millenium v.C. bereik.
Moderne wielkonstruksies

Die meeste voertuigwiele het 'n lugband om die veiling vir die absorbering van ongelykhede op die padoppervlak. Die veiling is via die wielskyf verbind met die naaf, waar die laers geleë en die rem ook dikwels aangebring is.

Vir motors word meestal wiele gebruik waarvan die veiling en wielskyf uit plaat bestaan, 'n goedkoop maar swaar en stewige konstruksie. Vir fietse wat by gebrek aan ander vering 'n veerkragtige wiel nodig het, word 'n gespeekte wiel gebruik met staalspeke as verbinding tussen die veiling en die naaf. Die speke staan skuins in die wielskyf sodat elke speek makliker onder 'n swaar massa kan meegee.
Wrywing

Die krag wat nodig is om 'n voorwerp (byvoorbeeld 'n slee of 'n kar) in beweging te hou, word beskryf as die wrywingskrag F = μN, met N as die druk wat uitgeoefen word en μ as die wrywingskoëffisiënt. Vir 'n voertuig op 'n gelyke pad is N gelyk aan die massa van die voertuig, en hoe swaarder die voertuig, hoe meer stukrag word vereis om dit in beweging te hou.

Die wrywingskoëffisiënt verskil van materiaal tot materiaal. Vir yster op ys (met 'n waterlagie tussenin) is μ klein, en 'n slee kan maklik oor die ys getrek word. Vir yster op asfalt is μ veel groter en hier is 'n sleepkonstruksie nie meer prakties nie. Met 'n wiel word hierdie glyweerstand oorbrug, en hoewel die wiel ook 'n weerstand (rolweerstand) ondervind, is μ baie kleiner. Wanneer die wiel gerem word, ondervind dit 'n glyweerstand, omdat dit nie meer kan rol nie, en die voertuig kom tot stilstand.
Verwysings en voetnotas

* Wêreldspektrum, 1982, ISBN 0908409702, volume 29, bl. 125 - 127
Eksterne skakels

*


Kategorie:Meganiese ingenieurswese
Kategorie:Tegnologie