قدیمی ترین چرخ یافت شده در کاوش های باستان شناسی، در منطقه ای که امروزه بین النهرین نامیده می شود، کشف شده و بیش از ۵۵۰۰ سال قدمت دارد. این چرخ به عنوان چرخ سفالگری استفاده می شد و نه برای حمل و نقل. ترکیب چرخ و محور امکان ایجاد اشکال اولیه حمل و نقل را فراهم کرد که به مرور زمان با توسعه فناوری های دیگر به شکل های پیچیده تری درآمد. برخلاف سایر اختراعات اولیه انسان مانند چنگکی که از چوب های شاخه دار الهام گرفته شده، چرخ منحصر به فرد است زیرا بر پایه هیچ چیزی در طبیعت نیست.

در زیر زمان بندی مختصری از اختراع چرخ و تاریخچه استفاده های متعدد آن آورده شده است.

نکات کلیدی: چرخ

• اولین چرخ ها به عنوان چرخ سفالگری استفاده می شدند و حدود ۵۵۰۰ سال پیش در بین النهرین اختراع شدند.

• چرخ دستی که یک کالسکه ساده با یک چرخ است، توسط یونانی های باستان اختراع شده است.

• با اینکه چرخ ها عمدتاً برای حمل و نقل استفاده می شوند، برای ناوبری، تابیدن نخ و تولید انرژی بادی و هیدروالکتریک نیز به کار می روند.

چرخ چه زمانی اختراع شد؟

با اینکه اغلب به عنوان یکی از اولین اختراعات تصور می شود، چرخ پس از اختراع کشاورزی، قایق ها، پارچه های بافته شده و سفالگری به وجود آمد. این اختراع حدود ۳۵۰۰ سال قبل از میلاد رخ داد. در دوران انتقال از عصر نوسنگی به عصر برنز، چرخ ها از چوب ساخته می شدند و برای محور آن ها سوراخی در وسط وجود داشت.

مخترع چرخ

چرخ مانند تلفن یا لامپ نیست که اختراعی گره گشا باشد و بتوان آن را به یک (یا حتی چند) مخترع نسبت داد. شواهد باستان شناسی وجود چرخ ها را به حداقل ۵۵۰۰ سال پیش می رساند، اما هیچ کس دقیقاً نمی داند که چه کسی آن ها را اختراع کرده است. خودروهای چرخ دار بعداً در مناطق مختلفی از خاورمیانه و اروپای شرقی ظاهر شدند. اختراع چرخ دستی — یک کالسکه یک چرخ برای حمل کالا و مواد خام — معمولاً به یونانی های باستان نسبت داده می شود. با این حال، شواهد اولیه از کالسکه های چرخ دار در اروپا و چین یافت شده است.

چرخ و محور

تنها چرخ بدون هیچ نوآوری دیگری نمی توانست کار زیادی برای بشر انجام دهد. بلکه این ترکیب چرخ و محور بود که اشکال ابتدایی حمل و نقل را ممکن ساخت، از جمله کالسکه ها و ارابه ها. ظرف برونوچیچ، یک قطعه سفالی کشف شده در لهستان که به حداقل ۳۳۷۰ سال قبل از میلاد برمی گردد، به عنوان قدیمی ترین تصویر از یک وسیله نقلیه چرخ دار شناخته می شود. شواهد نشان می دهد که در این زمان در تاریخ انسان، واگن ها یا کالسکه های کوچکی که احتمالاً با دام ها کشیده می شدند، در مرکز اروپا در حال استفاده بودند.

اولین کالسکه ها چرخ ها و محورهایی داشتند که به طور همزمان می چرخیدند. میخ های چوبی برای ثابت نگه داشتن کالسکه استفاده می شدند تا زمانی که بر روی غلتک ها قرار می گرفت، حرکت نکند. محور در بین این میخ ها می چرخید و حرکت را ایجاد می کرد. بعدها میخ ها با سوراخ هایی تعویض شدند که در قاب کالسکه کنده شده بودند و محور از طریق این سوراخ ها قرار می گرفت. این موجب می شد که چرخ های بزرگ تر و محور نازک تر قطعات جداگانه ای باشند. چرخ ها به دو طرف محور متصل می شدند.

نهایتاً، محور ثابت اختراع شد، به طوری که محور نمی چرخید بلکه به صورت محکم به قاب کالسکه متصل بود. چرخ ها به گونه ای بر روی محور قرار می گرفتند که بتوانند به راحتی بچرخند. محورهای ثابت باعث می شدند کالسکه های پایدارتری بسازند که بتوانند به خوبی دور بزنند. در این زمان می توان چرخ را به عنوان یک اختراع کامل در نظر گرفت.

پس از اختراع چرخ، سومری ها سُرینچ را اختراع کردند، دستگاهی که از یک پایه ی صاف بر روی یک جفت لغزنده با انتهای منحنی تشکیل شده بود. سُرینچ برای حمل و نقل بار بر روی زمین های صاف مفید بود؛ اما سومری ها به سرعت متوجه شدند که این دستگاه وقتی بر روی غلتک ها قرار گیرد، کارایی بیشتری خواهد داشت.

استفاده های مدرن از چرخ

در حالی که عملکرد اصلی چرخ تغییر نکرده است، چرخ های مدرن بسیار متفاوت از چرخ های چوبی ساده در گذشته هستند. نوآوری ها در علم مواد انواع مختلفی از چرخ ها و لاستیک ها برای دوچرخه ها، اتومبیل ها، موتورسیکلت ها و کامیون ها — از جمله چرخ هایی که برای زمین های سخت، یخ، و برف طراحی شده اند، ممکن ساخته اند.

در حالی که عمدتاً برای حمل و نقل استفاده می شود، چرخ همچنین کاربردهای دیگری دارد. به عنوان مثال، آسیاب های آبی از چرخ های آبی — ساختارهای بزرگی با مجموعه ای از تیغه ها در لبه — برای تولید انرژی هیدرولیک استفاده می کنند. در گذشته، آسیاب های آبی قدرت آسیاب های نساجی، اره کشی و آسیاب های آرد را تأمین می کردند. امروزه، ساختارهای مشابهی به نام توربین ها برای تولید انرژی بادی و هیدروالکتریک به کار می روند.

چرخ گردان یکی دیگر از مثال های استفاده انسان از چرخ است. این دستگاه، که بیش از ۲۵۰۰ سال پیش در هند اختراع شد، برای تاباندن نخ از الیاف طبیعی مانند پنبه، کتان و پشم استفاده می شد. چرخ گردان نهایتاً با چرخ گردان جنی و قاب گردان تعویض شد که دستگاه های پیچیده تری بودند و همچنین شامل چرخ ها بودند.

ژیروسکوپ یک ابزار ناوبری است که از یک چرخ گردان و یک جفت گیمبال تشکیل شده است. نسخه های مدرن این ابزار در قطب نماها و شتاب سنج ها استفاده می شود.