Česká republika
Elektrická ruční vrtačka versus lidská síla
Proč chceme mít „pod kapotou“ stále více a více výkonu, i když ho nepotřebujeme? Ještě nedávno mezi nástroje řemeslníků patřila jen ruční nářadí, jako kladivo, pila, pilník, hoblík, dláto a podobně. Zkušená ruka jimi uměla udělat zázraky. A nemusíme jít daleko, i na Slovensku, kde sídlí naše firma, máme krásné stavby (obr. 1) postavené bez jediného hřebíku!
Nejen automobil, letadlo, gramofon a fotografický přístroj mají svoji slavnou historii. Má ji také zdánlivě tak všední předmět, jakým je vrtačka.
Vrtání bylo jednou z prvních technologií, bez kterých by nebylo možné zhotovit snad ani primitivní sekeru nebo kladivo. Od smyčky z provazu obtočeného kolem vrtacího nástroje, poháněného později šlapáním do pedálů až po první elektromotor uplynula tisíciletí.
První přenosná ruční vrtačka s elektromotorem byla nazvána „vrtací elektrický přístroj“ a sestrojil ho švábský mistr Wilhelm Fein v roce 1895 v německém Stuttgartu. Shodou okolností v témže roce německý fyzik Röntgen v pouhých 150km vzdáleném univerzitním městě Würzburg vytvořil a zaznamenal elektromagnetické vlnění, které dnes známe jako rentgenové záření.
Obr. 1. Chrám svaté Pareskevy - Dobroslava (A), Kostel Všech svatých - Tvrdošín (B)
Obr. 2. Vrtačka Fein z roku 1895
Tento stroj, dnes cenný exponát (obr. 2), se značně liší od současných elektrických vrtaček. Mohutná litinová skříň připomíná spíše kuchyňského robota s dřevěnými rukojeťmi a opěrkou. Ale vyčnívající vřeteno už mělo něco, co se podobá dnešnímu sklíčidlu.
Elektromotor na střídavý proud měl příkon pouhých 45W a účinnost méně než 50%, takže ani soustava ozubených převodů do pomalu nedovolovala vrtat otvory o průměru větším než 4 milimetry. Převodová skříň byla naplněna olejem a tak nás při této konstrukci nesmí překvapit značná hmotnost – vážila více jako 7 kilogramů.
A tady se zastavme. Příkon 45W, vrtání pouze 4mm a hmotnost 7kg. Co bychom na tenkrát tak obdivovaný stroj řekli dnes?
Ženeme se za výkony, chceme mít pod kapotou co nejvíce koní, přestože je nepotřebujeme. 650W při dnešní vrtačce se nám zdá málo, o mnoha jiných druzích nářadí ani nemluvě!
A hmotnost? Dnes by každý mistr ohrnul nosem nad takovou vrtačkou.
Neměli bychom však zapomenout, že středem všech těch vynálezů, které dnes bereme jako samozřejmou součást života, je člověk.
Jaký výkon má vlastně člověk?
Údajně 60 wattů. Jako středně silná žárovka s wolframovým vláknem?
Nikdy jsem této hodnotě nevěnoval velkou pozornost, zvláště když jsem si vzpomněl na starou dobrou, ačkoli dnes již neplatnou jednotku – koňskou sílu. Ta odpovídá přibližně 750W, což znamená, že sílu jednoho koně lze přirovnat k síle 10 až 12 mužů. To zní docela realisticky, i když je třeba si uvědomit, že mezi jednotlivými koňmi existují velké rozdíly – poník má určitě menší sílu než mohutné tažné plemeno.
Když jsem však natrefil na údaj, že za výkon člověka se považuje 50W, vzbudilo to mou zvědavost. Jak se k tomuto číslu vůbec dospělo? Může být doopravdy, že jedna moderní vrtačka o příkonu 650W odpovídá síle deseti – a možná i pořádně svalnatých – mužů? Je to téměř tolik, jako jedna koňská síla? Jaký je původ a logika této hodnoty, udávající výkon člověka? Pojďme najít odpovědi na tyto otázky!
Mechanická práce při chůzi
Z fyzikálního hlediska při vodorovném pohybu tělesa není vykonávána žádná práce. Člověk však subjektivně hodnotí množství vykonané práce pocitem únavy. Když stojíme a držíme těžký předmět, unavíme se, i když se nejedná o práci. Unavíme se i při sezení - nebo i při nicnedělání.
Podívejme se na jeden z nejběžnějších pohybů člověka - na lidskou chůzi, a to z pohledu mechaniky. Prosím však fyziky o odpuštění případných drobných nepřesností...
Chůze se liší od běhu tím, že v každém okamžiku je jedna noha ve styku s podložkou, přičemž pohyb pravé a levé nohy se střídavě opakuje.
Rozhodující pro odhad mechanické práce při chůzi je pohyb těžiště těla – a ten není vodorovný. Trajektorie je znázorněna na obr. 3, kde výška h znamená rozsah pohybu těžiště. Energie nutná k udržení tohoto pohybu je dána prací potřebnou ke zvýšení polohy těžiště o převýšení h. Toto převýšení lze sice matematicky vypočítat, ale každý člověk má jinou konstrukci těla a tím i jiný styl chůze, proto výška h může být různá.
Už teď nám musí být jasné, že i výsledek u různých lidí bude různý. Svou vlastní hodnotu h zjistíte jednoduše i bez výpočtu. Stačí si připevnit křídu na ramena tak, aby psala po zdi, kolem které kráčíte a trajektorie bude nakreslena na ní.
Obr. 3. Znázornění trajektorie pohybu člověka při chůzi
Budeme vycházet z toho, že hmotnost „našeho člověka“ je 80kg a jeho těžiště se pohybuje po obloukové křivce – trajektorii o výšce h=8cm.
Při každém kroku musíme dodat energii E = m x g x h (m je hmotnost člověka v kg, g je gravitační zrychlení 9,81ms-2 a h je zvýšení těžiště v metrech)) = 80kg x 10ms-2 x 0,08m = 64J, kterou při následném snížení polohy těžiště již nezískáme zpět. Energie je schopnost konat práci, proto je výsledek v joulech. Výkon je zase práce za časovou jednotku, proto 
(A je práce, resp. energie určená pro tuto práci, t je čas v sekundách) a jelikož jde o běžnou chůzi 4km/hod (1,1m/s), pak 
. A jsme doma!
Když snížíme tento výkyv na 6cm, výkon bude 43,6W a naopak, když jej zvýšíme na 10cm, výkon bude téměř 73W. Proto například sportovci – chodci chodí poněkud nepřirozeně a natáčejí pánev, čímž snižují těžiště a šetří energii. Z toho vyplývá, že když se naučíme lépe chodit, bez zbytečného zvedání těla, budeme méně unavení 
.
Podobného výsledku lze dosáhnout snadněji. Existuje také tzv. biomechanický princip, který říká, že při chůzi po vodorovné rovině musíme vykonat přibližně 1/15 mechanické práce potřebné ke zvednutí těla na stejnou vzdálenost. Pomocí tohoto principu dospějeme k odhadu ještě snadněji. 
(m je hmotnost v kg, g je gravitační zrychlení 9,81ms-2 a v je rychlost chůze v m/s) 
.
Vidíme, že oběma způsoby nám vyšly srovnatelné výsledky a můžeme směle konstatovat, že výkon člověka je přibližně 60W. K této části na závěr jen tolik, že jde o výkon při chůzi. Pro zajímavost - maratónský běžec potřebuje pro svůj běh výkon asi 300W a sprinter na 100m až 1200W. Z toho vyplývá, že sprinter k tomu, aby běžel 10-krát rychleji než kráčející člověk potřebuje 20-krát více energie. Samozřejmě, neumí to dělat dlouhodobě. Nebo se dá říci i jinak – chůze je 2-krát efektivnější než sprint.
Obr. 4. Spolehlivá vrtačka HERMAN MBX-650
Čestně se přiznám, že těch 650W v úvodu tohoto článku jsem nezmiňoval náhodou. Elektrická vrtačka HERMAN MBX-650 (obr. 4), jako jediná naše vrtačka napájená ze sítě, má totiž příkon 650W, kromě toho rychloupínací sklíčidlo pro spolehlivé beznástrojové upínání vrtáků průměru od 1,5 do 13mm, vrtá s příklepem do cihly otvory až 15mm, do kovu 12mm a do dřeva až 25mm. Má regulátor otáček zabudovaný ve vypínači a hmotnost pouhých 1,7kg. A záruka? Automaticky a bez debaty 3 roky bez jakýchkoli dodatečných administrativních úkonů.
Jaký je to výdobytek techniky oproti vrtačce z roku 1895 - a přesto se v posledních letech velmi málo prodává. Každý chce pouze akumulátorový vrtací šroubovák! Jistě, není to jen módní vlna, která natahuje Vaši ruku za akumulátorovým strojem, ale věřte-nevěřte , i elektrická vrtačka v řemeslnické dílně má své místo.
Přesvědčte se, že spolehlivost, výkon a kvalita mohou být Vaší každodenní zkušeností. Věřte, že neprohloupíte – je to tak osvědčený a propracovaný model s vychytanými mouchami, že v servisu se objeví pouze 2 z 1000 prodaných kusů!
A na závěr...
Často se zamýšlíme nad tím, kdo tyto vysoké výkony vlastně potřebuje. Roboty? Na to nespoléhejme – roboty místo nás vykonávají zejména opakující se úkoly, i když je dělají rychleji, přesněji než my a dokonce 24 hodin 7 dní v týdnu – s drobnými přestávkami na údržbu. Ale postavit dům nebo saunu, nainstalovat nebo opravit topení nebo vodovod – to těžko.
Až jeden z pěti mladých lidí ve věku 16 až 24 let patří do kategorie, která se nazývá NEETs a zastává názor, že nemá smysl veškerý čas věnovat zaměstnavateli a sotva z toho vyžít. Nejsou zaměstnáni a nejsou ani ve vzdělávacím procesu či odborné přípravě. Je jasné, že se nejedná o statistickou odchylku, ale o rapidně se rozrůstající generaci, která je odtržena od pracovního trhu.
Pro tuto generaci vyvíjíme stále silnější a silnější nářadí?
Získejte vrtačku MBX-650 zdarma!
Pro všechny vytrvalé čtenáře, kteří se přes fyzikální vzorce propracovali až sem, máme speciální nabídku: objednejte si cokoliv z kategorií řezání a pílení, broušení a leštění, vrtání a sekání alebo šroubování v minimální hodnotě 1975 Kč bez DPH a získáte 10 svalnatých pomocníků elegantním krytu s hmotností pouhých 1,7kg úplně zdarma. Stačí, když při objednávce napíšete do poznámky kód 650W a my Vám vrtačku MBX-650 automaticky přibalíme. Neváhejte, tato nabídka je časově omezená a platí pouze do 24.1.2025.
Klíčová slova: elektrická vrtačka, výkon nářadí, výkon člověka, výkonnost, vrtání, elektrické nářadí
Zdroje:
Interní technické a školicí materiály společnosti HERMAN
https://www.trend.sk/spravy/mladym-nechce-pracovat-vznika-cela-generacia-ktora-boci-pracovneho-trhu
https://www.startitup.sk/najkrajsie-slovenske-drevene-kostoliky-postavene-bez-pouzitia-jedineho-klinca-obdivuje-cely-svet/
https://fein.com/sk_sk/fein/o-firme/historia/
https://www.ucitseucit.cz/media/3236790/chuze.pdf
Dobrovolný, Bohumil: Technická fysika
Dobrovolný – Hoch: Umění vynalézat a technicky myslet
Tůma, Jan: Práce s elektrickou ruční vrtačkou
Ing. Herman Nagypál
Vystudoval jsem vojenskou školu, obor letecká elektrotechnika. S nářadím a nástroji jsem se naučil pracovat už v dětství s tátou na stavbě rodinného domu. Každý náš nový produkt testuji i osobně - vlastníma rukama ve své dobře vybavené dílně. Ve volném čase se rád proháním na motorce po rumunských horských průsmycích. Kromě toho studuji trendy v oboru a rád si vyzkouším i konkurenční produkty. Nad některými se pousměju, nad některými se divím (že se někdo dal nachytat a koupil to) a některé jsou fakt dobré. Skoro jako naše 😊.
Děkujeme, recenze byla přidána
Neodpověděli jste správně na otázky z článku
Renáta Sliwková –
První vrtačka je opravdu technické dílo...
Roman Janáček –
Zajímavé čtení .Jsem opravdu vděčný, že dnes nám práci ulehčuje skvělé nářadí Herman.
Ľubomír –
Ďakujeme za veľmi poučný článok. Zaujal. Pekný zvyšok večera.
Tomáš –
Hezký článek z historie vrtaček. Zajímavý exponát ten FEIN
Milan Hrobar –
Jeto odbornik ktory to pisal,jednoznacne suhlasim.
Josef Hoskovec –
Historie by stačila klidně bez vzorečků, jinak dobrý. Díky
Stanislav Nahálka –
Ako domáci kútil často robiaci práce, kde sa dá využiť dobrá vrtáčka s radosťou b som privítal doma takéhoto pomocníka aj preto že
mám vrtáčky starššie, ktoré môžu prestať fungovať kedykoľvek.
Papp Sándor –
Nagyon érdekes cikk! Valóban sokat fejlődtek a fúrógépek a feltalálása óta
Velmi zajímavý článek! Vrtačky se od svého vynálezu opravdu hodně zlepšily
Přeložit text Zobrazit originálSládek Miroslav –
Výborný rozsáhlý, poučný článok,ktorý dopodrobna vysvetluje a popisuje váš výrobok.