車輪と車軸

約5500年前に中東で発明された車輪と車軸（車輪が回転する棒）は、輸送に革命を起こし、徐々に社会に大きな変化をもたらしたが、何が特別だったのか？重い箱を載せた台車を押す方が同じ箱を地面に沿って押すより簡単で、台車の車輪や車軸が摩擦を減らしてこになるからである。 その方法は、車輪の仕組みのメイン記事でご紹介しています。

アートワーク。 ホイールの外側（リム）を回すと、中心部の車軸はより少ない速度で回転しますが、より多くの力があるので、ホイールは力倍増として機能します。 車軸は短い距離しか回転しませんが（青い矢印）、車輪のテコの作用で、外側のリムは同じ時間ではるかに遠くまで回転します（赤い矢印）。 たとえば、パイプには、ストップコック（またはストップバルブ）と呼ばれる車輪が取り付けられています。 ストップコックの外輪を回すと、内側の軸がより大きな力で回るので、パイプが閉まりやすくなります。 ステアリングホイールもこの仕組みです。 トラックやバスのハンドルは、車よりも大きいことが多いのです。

車輪は力だけでなく、距離や速度も増加させることができます。 自転車には大きな車輪があるので、速く走れます。 ペダルをこぐと、車輪の内側に力がかかります。 しかし、車輪の外輪はより速く回転し、より広い範囲をカバーするので、ペダルを踏むとより大きな効果が得られます。

手押し車は、車輪とレバーを組み合わせて、見事な効果をあげている。 手押し車は、ある場所から別の場所への荷物の運搬を実に簡単にします。 第一に、長いフレームがレバーのように働き、荷物を持ち上げるのがはるかに容易である。 もし、手押し車を使わずに、荒れた地面の上を荷物を押したとしたら、摩擦はもっと大きくなるであろう。

歯車は、機械の速度またはその力を増加させることができるが、同時に両方を増加させることはできない歯のあるホイールです。 自転車では、その両方に歯車を使っている。 坂道を上るとき、ギヤを使えば、それほど力を使わなくてもよいのですが、同時にスピードが落ちます。 直線の道路を走る場合は、ギアを使って速度を上げることができますが、今度は力が弱くなります。 見た目にはわかりませんが、ギヤは車輪のレバーと同じ仕組みです。 その代わり、歯車の記事ですべてを読むことができます。

滑車

2つ以上の車輪を一緒に入れて、その周りに数回ロープをループさせると、滑車と呼ばれる強力な持ち上げ機械の作成ができます。 ロープが車輪の周りにラップするたびに、あなたはより多くのリフティングパワーormechanical利点を作成します。 4つの車輪とロープwraps aroundthemがある場合は、4つのロープが負荷をサポートしているかのように滑車が動作します。だから、キャッチはあなたが私たちの滑車article.257>

Ramps and wedges

アートワークでさらに4倍のロープを引く必要があることですが、4倍のリフトが可能です。 斧の頭はランプのように働きます。 木材に力を入れると、木材は対角線に沿って分裂します。 つまり、より小さな力をより大きな距離でかけることによって、木を切ることができるのです。 素手で丸太を引き離そうと思ったら、はるかに大きな力を加える必要がある（ただし、はるかに短い距離で）。

海からボートを引き上げるのを手伝ったことがあるなら、海岸にスロープがあるほうが簡単だとわかるだろう。 ボートを垂直に、まっすぐ持ち上げるのではなく、スロープを上ると、より少ない力で海からボートを出すことができます。 より少ない力で、より長い距離ボートを引っ張る必要があるので、どちらの場合も同じ量のエネルギーを使うことになります。 ヒルウォーカーが急な上り坂を上るとき、スロープの考え方を使うことがあります。 登り坂を左右にジグザグに歩くことで、自分専用のスロープを作るのです。 坂はそれほど急ではなくなりますが、彼らは頂上までかなり歩かなければなりません。

ランプは傾斜面やくさびとして知られることもある。 斧は2つの方法で木を切り離します。 斧の柄はレバーのような働きをし、加える力を大きくします。 楔形の刃は、より小さな面積に力を集中させ、木材への圧力を増加させ、それを分割する。 257>

ネジ

写真提供:日本電産株式会社 ネジが螺旋状になっているため、木材に打ち込むのに時間がかかりますが、少なくとも理論的にはそれほど力は要りません。

ネジは回すと木に食い込みますが、この溝はネジが定位置に留まるのを助けます。 よく科学の本には、ネジは「円形に巻いたタラップのようなもの」と書いてありますが、これはかなり紛らわしく、理解しがたいものです。 しかし、あなたがアリで、ネジの下から上へ登りたいとします。 外側から垂直に登れば、比較的短い距離で済みますが、ものすごい登坂力が必要です。 しかし、ねじ山をぐるぐると回りながら登っていくと、螺旋階段のようにぐるぐる巻きになったスロープを登っているようなものです。 確かに歩く距離は長いですが、その分、楽なんです。 ネジのいいところはもうひとつあって、頭が軸より大きいので、ネジは車輪（レバー）のような働きをするんです。頭を回すたびに、下の尖った部分がより強い力で木に食い込んでいきます。

機械は私たちの周りにある！

これが単純機械の科学に含まれるほぼすべてです。 機械の仕組みがわかると、あらゆるところに機械があることがわかります。 たとえば、あなたの骨格はレバーの集合体です。 例えば、あなたの骨格はレバーの集合体です！あなたの家の周りを見渡して、さらにいくつの「単純機械」を見つけることができるか見てみましょう。 257>

Is there a catch?

Lifting, cutting, chopping, move, bending- 上で見てきたような機械は、通常自分の体で作ることができない大きな力を作ることによって、あらゆることを簡単に行うことができるようにします。 一見すると、無からエネルギーを生み出す機械や、永遠に動き続ける永久機関など、無から有を生み出す機械を設計する道が開けるように聞こえます。 これは科学者流に言えば「タダ飯はない」ということで、物理学ではエネルギー保存の法則と呼ばれています（簡単に言えば、エネルギーをどこからともなく魔法のように出現させることはできない、ということです）。 例えば滑車では、ロープや車輪はより大きな力を与えてくれますが、より遠くまで持ち上げなければならないので、以前と全く同じ量のエネルギーを使うことになるのです。 ただ、より少ない労力で、よりゆっくりとエネルギーを使うので、持ち上げるのが簡単に感じられます。 同じように、シーソーを使って、バランスポイントから遠くに座って、ずっと重い友人を持ち上げることができますが、それを補うために、足をずっと動かさなければなりません。

アートワーク：力を得ることはできるが、エネルギーを得ることはできない。 シーソーを使用すると、余分な持ち上げ力を作り出すことができます。 赤い小人は、ピボットポイントから離れた場所に座ることで、青い大人を持ち上げることができます。 つまり、より大きな力で持ち上げることができるのですが、その分、自分の体を大きく動かさなければなりません。

この機械は力は大きくなるが、エネルギーは大きくならない。