Slovensko
Elektrická ručná vŕtačka versus ľudská sila
Prečo chceme mať „pod kapotou“ stále viac a viac výkonu, aj keď ho nepotrebujeme? Ešte nedávno medzi nástroje remeselníkov patrili len ručné náradia, ako kladivo, píla, pilník, hoblík, dláto a podobne. Skúsená ruka nimi vedela urobiť zázraky. A nemusíme ísť ďaleko, aj na Slovensku, kde sídli naša firma, máme krásne stavby (obr. 1) postavené bez jediného klinca!
Nielen automobil, lietadlo, gramofón a fotografický prístroj majú svoju slávnu históriu. Má ju aj zdanlivo tak všedný predmet, akým je vŕtačka.
Vŕtanie bolo jednou z prvých technológií, bez ktorých by nebolo možné zhotoviť snáď ani primitívnu sekeru alebo kladivo. Od slučky z povrazu obtočeného okolo vŕtacieho nástroja, poháňaného neskôr šliapaním do pedálov až po prvý elektromotor uplynuli tisícročia.
Prvá prenosná ručná vŕtačka s elektromotorom bola nazvaná „vŕtací elektrický prístroj“ a zostrojil ho švábsky majster Wilhelm Fein v roku 1895 v nemeckom Stuttgarte. Zhodou okolností v tom istom roku nemecký fyzik Röntgen v iba 150km vzdialenom univerzitnom meste Würzburg vytvoril a zaznamenal elektromagnetické vlnenie, ktoré dnes poznáme ako röntgenové žiarenie.
Obr. 1. Chrám svätej Pareskevy - Dobroslava (A), Kostol Všetkých svätých - Tvrdošín (B)
Obr. 2. Vŕtačka Fein z roku 1895
Tento stroj, dnes cenný exponát (obr. 2), sa značne líši od súčasných elektrických vŕtačiek. Mohutná liatinová skriňa pripomína skôr kuchynského robota s drevenými rukoväťami a opierkou. Ale vyčnievajúce vreteno už malo niečo, čo sa podobá na dnešné skľučovadlo.
Elektromotor na striedavý prúd mal príkon iba 45W a účinnosť menej ako 50%, takže ani sústava ozubených prevodov do pomala nedovoľovala vŕtať otvory s priemerom väčším ako 4 milimetre. Prevodová skriňa bola naplnená olejom a tak nás pri tejto konštrukcii nesmie prekvapiť značná hmotnosť – vážila viac ako 7 kilogramov.
A tu sa zastavme. Príkon 45W, vŕtanie iba 4mm a hmotnosť 7kg. Čo by sme na vtedy tak obdivovaný stroj povedali dnes?
Ženieme sa za výkonmi, chceme mať pod kapotou čo najviac koní, hoci ich nepotrebujeme. 650W pri dnešnej vŕtačke sa nám zdá málo, o mnohých iných druhoch náradí ani nehovoriac!
A hmotnosť? Dnes by každý majster ohrnul nosom nad takou vŕtačkou.
Nemali by sme však zabudnúť, že stredobodom všetkých tých vynálezov, ktoré dnes berieme ako samozrejmú súčasť života, je človek.
Aký výkon má vlastne človek?
Údajne 60 wattov. Ako stredne silná žiarovka s wolfrámovým vláknom?
Nikdy som tejto hodnote nevenoval veľkú pozornosť, najmä keď som si spomenul na starú dobrú, hoci dnes už neplatnú jednotku – konskú silu. Tá zodpovedá približne 750W, čo znamená, že sila jedného koňa sa dá prirovnať k sile 10 až 12 mužov. To znie celkom realisticky, aj keď si treba uvedomiť, že medzi jednotlivými koňmi existujú veľké rozdiely – poník má určite menšiu silu ako mohutné ťažné plemeno.
Keď som však natrafil na údaj, že za výkon človeka sa považuje 50W, vzbudilo to moju zvedavosť. Ako sa k tomuto číslu vôbec dospelo? Môže byť naozaj pravda, že jedna moderná vŕtačka s príkonom 650W zodpovedá sile desiatich – a možno aj poriadne svalnatých – mužov? Je to takmer toľko, ako jedna konská sila? Aký je pôvod a logika tejto hodnoty, udávajúcej výkon človeka? Poďme nájsť odpovede na tieto otázky!
Mechanická práca pri chôdzi
Z fyzikálneho hľadiska pri vodorovnom pohybe telesa nie je vykonávaná žiadna práca. Človek však subjektívne hodnotí množstvo vykonanej práce pocitom únavy. Keď stojíme a držíme ťažký predmet, unavíme sa, aj keď nejde o prácu. Unavíme sa aj pri sedení – alebo aj pri ničnerobení.
Pozrime sa na jeden z najbežnejších pohybov človeka – na ľudskú chôdzu, a to z pohľadu mechaniky. Prosím však fyzikov o odpustenie prípadných drobných nepresností...
Chôdza sa líši od behu tým, že v každom okamihu je jedna noha v styku s podložkou, pričom pohyb pravej a ľavej nohy sa striedavo opakuje.
Rozhodujúcim pre odhad mechanickej práce pri chôdzi je pohyb ťažiska tela – a ten nie je vodorovný. Trajektória je znázornená na obr. 3, kde výška h znamená rozsah pohybu ťažiska. Energia nutná k udržaniu tohto pohybu je daná prácou potrebnou k zvýšeniu polohy ťažiska o prevýšenie h. Toto prevýšenie sa síce dá matematicky vypočítať, ale každý človek má inú konštrukciu tela a tým aj iný štýl chôdze, preto výška h môže byť rôzna.
Už teraz nám musí byť jasné, že aj výsledok pri rôznych ľuďoch bude rôzny. Svoju vlastnú hodnotu h zistíte jednoducho aj bez výpočtu. Stačí si pripevniť kriedu na plecia tak, aby písala po múre, okolo ktorého kráčate a trajektória bude nakreslená na stene.
Obr. 3. Znázornenie trajektórie pohybu človeka pri chôdzi
Budeme vychádzať z toho, že hmotnosť „nášho človeka“ je 80kg a jeho ťažisko sa pohybuje po oblúkovej krivke – trajektórii s výškou h=8cm.
Pri každom kroku musíme dodať energiu E = m x g x h (m je hmotnosť človeka v kg, g je gravitačné zrýchlenie 9,81ms-2 a h je zvýšenie ťažiska v metroch) = 80kg x 10ms-2 x 0,08m = 64J, ktorú pri následnom znížení polohy ťažiska už nezískame späť. Energia je schopnosť konať prácu, preto je výsledok v jouloch. Výkon je zase práca za časovú jednotku, preto 
(A je práca, resp. energia určená na túto prácu, t je čas v sekundách) a keďže ide o bežnú chôdzu 4km/hod (1,1m/s), potom 
. A sme doma!
Keď znížime tento výkyv na 6cm, výkon bude 43,6W a naopak, keď ho zvýšime na 10cm, výkon bude takmer 73W. Preto napríklad športovci – chodci chodia trocha neprirodzene a natáčajú panvu, čím znižujú ťažisko a šetria energiu. Z toho vyplýva, že keď sa naučíme lepšie chodiť, bez zbytočného dvíhania tela, budeme menej unavení 
.
K podobnému výsledku sa dá dopracovať aj jednoduchšie. Existuje aj tzv. biomechanická zásada, ktorá uvádza, že pri chôdzi po vodorovnej rovine musíme vykonať asi 1/15 mechanickej práce nutnej pre zdvihnutie tela o tú istú vzdialenosť. S touto zásadou sa dopracujeme k odhadu ešte ľahšie. 
(m je hmotnosť v kg, g je gravitačné zrýchlenie 9,81ms-2 a v je rýchlosť chôdze v m/s) 
.
Vidíme, že oboma spôsobmi nám vyšli porovnateľné výsledky a môžeme smelo konštatovať, že výkon človeka je približne 60W. K tejto časti na záver iba toľko, že ide o výkon pri chôdzi. Pre zaujímavosť – maratónsky bežec potrebuje pre svoj beh výkon asi 300W a šprintér na 100m až 1200W. Z toho vyplýva, že šprintér na to, aby bežal 10-krát rýchlejšie ako kráčajúci človek potrebuje 20-krát viac energie. Samozrejme, nevie to robiť dlhodobo. Alebo sa dá povedať aj inak – chôdza je 2-krát efektívnejšia ako šprint.
Obr. 4. Spoľahlivá vŕtačka HERMAN MBX-650
Čestne sa priznám, že tých 650W v úvode tohto článku som nespomínal náhodou. Elektrická vŕtačka HERMAN MBX-650 (obr. 4), ako jediná naša vŕtačka napájaná zo siete, má totiž príkon 650W, okrem toho rýchloupínacie skľučovadlo pre spoľahlivé beznástrojové upínanie vrtákov priemeru od 1,5 do 13mm, vŕta s príklepom do tehly otvory až 15mm, do kovu 12mm a do dreva až 25mm. Má regulátor otáčok zabudovaný vo vypínači a hmotnosť iba 1,7kg. A záruka? Automaticky a bez debaty 3 roky bez akýchkoľvek dodatočných administratívnych úkonov.
Aký je to výdobytok techniky oproti vŕtačke z roku 1895 – a napriek tomu sa v posledných rokoch veľmi málo predáva. Každý chce iba akumulátorový vŕtací skrutkovač! Iste, nie je to iba módna vlna, ktorá naťahuje Vašu ruku za akumulátorovým strojom, ale verte-neverte, aj elektrická vŕtačka v remeselníckej dielni má svoje miesto.
Presvedčte sa, že spoľahlivosť, výkon a kvalita môžu byť Vašou každodennou skúsenosťou. Verte, že neoľutujete – je to tak osvedčený a prepracovaný model s vychytanými muchami, že v servise sa objavia iba 2 z 1000 predaných kusov!
A na záver...
Často sa zamýšľame nad tým, kto tieto vysoké výkony vlastne potrebuje. Roboty? Na to nespoliehajme – roboty namiesto nás vykonávajú najmä opakujúce sa úlohy, aj keď ich robia rýchlejšie, presnejšie ako my a dokonca 24 hodín 7 dní v týždni – s drobnými prestávkami na údržbu. Ale postaviť dom, urobiť saunu, nainštalovať alebo opraviť kúrenie alebo vodovod – to ťažko.
Až jeden z piatich mladých ľudí vo veku 16 až 24 rokov patrí do kategórie, ktorá sa nazýva NEETs a zastáva názor, že nemá zmysel všetok čas venovať zamestnávateľovi a ledva z toho vyžiť. Nie sú zamestnaní a nie sú ani vo vzdelávacom procese či odbornej príprave. Je jasné, že nejde o štatistickú odchýlku, ale o rapídne sa rozrastajúcu generáciu, ktorá je odtrhnutá od pracovného trhu.
Pre túto generáciu vyvíjame stále silnejšie a silnejšie náradie?
Získajte vŕtačku MBX-650 zadarmo!
Pre všetkých vytrvalých čitateľov, ktorí sa cez fyzikálne vzorce prepracovali až sem, máme špeciálnu ponuku: objednajte si čokoľvek z kategórií rezanie a pílenie, brúsenie a leštenie, vŕtanie a sekanie alebo skrutkovanie v minimálnej hodnote 79€ bez DPH a získate 10 svalnatých pomocníkov zabudovaných v elegantnom kryte s hmotnosťou iba 1,7kg úplne zadarmo. Stačí, ak pri objednávke napíšete do poznámky kód 650W a my Vám vŕtačku MBX-650 automaticky pribalíme. Neváhajte, táto ponuka je časovo obmedzená a platí len do 24.1.2025.
Kľúčové slová: elektrická vŕtačka, výkon náradia, výkon človeka, výkonnosť, vŕtanie, elektrické náradie
Zdroje:
Interné technické a školiace materiály spoločnosti 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
Vyštudoval som vojenskú školu, odbor letecká elektrotechnika. S náradím a nástrojmi som sa naučil pracovať už v detstve s otcom na stavbe rodinného domu. Každý náš nový produkt testujem aj osobne - vlastnými rukami vo svojej dobre vybavenej dielni. Vo voľnom čase sa rád preháňam na motorke po rumunských horských priesmykoch. Okrem toho študujem trendy v odbore a rád si vyskúšam aj konkurenčné produkty. Nad niektorými sa pousmejem, nad niektorými sa čudujem (že sa niekto dal nachytať a kúpil to) a niektoré sú fakt dobré. Skoro ako naše 😊.
Ďakujeme za Vašu recenziu
Nedpovedali ste správne na otázky z článku
johnny –
zas nieco zaujimave. staci precitat clanok a clovek je zas o nieco mudrejsi.
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
Veľmi zaujímavý článok! Vŕtačky sa od svojho vynálezu skutočne veľmi zlepšili
Preložiť text Zobraziť originálSládek Miroslav –
Výborný rozsáhlý, poučný článok,ktorý dopodrobna vysvetluje a popisuje váš výrobok.