تم استخدام كل من البكرات والرافعات لعدة قرون كوسيلة لإنجاز المهام الثقيلة. تستخدم هذه الآلات البسيطة قوانين الفيزياء لتحريك الوزن بكفاءة عبر مسافة. إنها تسمح لشخص واحد بتحريك الأوزان التي لا يستطيع الإنسان رفعها دون تدخل مثل هذه الأدوات.
إذا قمت بإطعام حبل فوق بكرة واحدة ورفعت ثقلًا به ، فسوف تسحب الحبل بنفس المسافة التي يرفع بها الوزن ، وترفع نفس الوزن بشكل فعال. ومع ذلك ، إذا قمت بتثبيت الحبل في الجزء السفلي من إطار البكرة ، فمرره عبر بكرة أخرى وأعلى من خلال أولاً ، ستقوم بعد ذلك بسحب الحبل ضعف المسافة التي يرفعها الوزن ، ولكنك ترفع نصف الوزن فقط. والنتيجة العملية لذلك هي أنه يمكنك ، على سبيل المثال ، رفع 100 رطل بوزن 10 أقدام عن طريق سحب حبل 20 قدمًا بما يشبه وزنه 50 رطلاً. يمكن تمديد هذا المبدأ إلى أجل غير مسمى عن طريق إضافة المزيد من البكرات.
يمكن أيضًا تعديل نسبة الوزن إلى المسافة باستخدام بكرات بأقطار مختلفة. هذا هو في الأساس نفس مبدأ التشغيل المألوف لتروس الدراجات. عندما تدير ترسًا بقطر كبير متصل بسلسلة إلى ترس بقطر صغير ، فإن الترس الأصغر سوف يدور بسرعة أكبر. من خلال ربط بكرات بأقطار مختلفة ببعضها البعض بالحبال أو السلاسل ، يمكنك ذلك بشكل كبير قم بتمديد قوة الرفع الخاصة بك ببساطة عن طريق سحب الحبل أو السلسلة لمسافة أطول من الوزن رفعت.
تعمل الرافعة وفقًا لنفس مبدأ البكرة ، ولكن بطريقة فيزيائية مختلفة تمامًا. إذا كنت تأخذ لوحًا طوله 10 أقدام ووضعته على نقطة ارتكاز في مركزه ، فيمكنك وضع ثقل على أحد الطرفين ورفعه بالضغط على الطرف الآخر. ستكون المسافة التي تنزل بها أحد الطرفين مماثلة للمسافة التي يرفعها الطرف الآخر وستتطلب نفس القدر من الوزن. ومع ذلك ، إذا قمت بإزاحة نقطة الارتكاز من مركز اللوحة - الرافعة - فستحصل على ميزة ميكانيكية. إذا كانت نقطة الارتكاز على بعد قدم واحدة من أحد الأطراف وتسعة أقدام من الطرف الآخر ، فيمكنك رفع وزن ثقيل جدًا عن طريق خفض النهاية الطويلة لتسع مرات أبعد من ارتفاعات الطرف الأقصر.
البكرات والرافعات والفيزياء التي تكمن وراءها هي الأساس للعديد من الآلات الحديثة. يستخدم كل شيء من عجلات المياه إلى محركات الاحتراق الداخلي مبدأ تحويل الوزن إلى مسافة.