Sowohl Riemenscheiben als auch Hebel werden seit Jahrhunderten verwendet, um schwere Aufgaben zu erfüllen. Diese einfachen Maschinen nutzen die Gesetze der Physik, um Gewichte effizient über eine Distanz zu bewegen. Sie ermöglichen es einer einzelnen Person, Gewichte zu bewegen, die ein Mensch ohne das Eingreifen solcher Werkzeuge nicht heben könnte.
Wenn Sie ein Seil über eine einzelne Rolle führen und damit ein Gewicht heben, ziehen Sie das Seil um die gleiche Strecke wie das Gewicht angehoben wird, und heben effektiv das gleiche Gewicht. Wenn Sie das Seil jedoch unten am Rahmen der Rolle befestigen, führen Sie es durch eine andere Rolle und wieder nach oben durch die back Zuerst ziehen Sie das Seil doppelt so weit, wie das Gewicht angehoben wird, heben aber nur die Hälfte des Gewichts. Das praktische Ergebnis davon ist, dass Sie zum Beispiel ein 100-Pfund-Gewicht 10 Fuß heben könnten, indem Sie an einem 6-Meter-Seil mit einem gefühlten Gewicht von 50 Pfund daran ziehen. Dieses Prinzip kann durch Hinzufügen weiterer Riemenscheiben unbegrenzt erweitert werden.
Das Verhältnis von Gewicht zu Abstand kann auch durch den Einsatz von Riemenscheiben mit unterschiedlichen Durchmessern verändert werden. Dies ist im Wesentlichen das gleiche Prinzip wie die bekannte Funktionsweise von Fahrradschaltungen. Wenn Sie ein Zahnrad mit großem Durchmesser, das mit einer Kette verbunden ist, an ein Zahnrad mit kleinem Durchmesser drehen, dreht sich das kleinere Zahnrad schneller. Durch das Aneinanderbinden von Umlenkrollen unterschiedlichen Durchmessers mit Seilen oder Ketten können Sie viel Erweitern Sie Ihre Hubkraft, indem Sie einfach das Seil oder die Kette über eine längere Strecke ziehen, als das Gewicht beträgt gehoben.
Ein Hebel funktioniert nach dem gleichen Prinzip wie eine Riemenscheibe, jedoch auf eine ganz andere physikalische Weise. Wenn Sie ein 10-Fuß-Brett nehmen und es auf einem Drehpunkt in seiner Mitte ablegen, können Sie ein Gewicht an einem Ende platzieren und es anheben, indem Sie es am anderen Ende nach unten drücken. Die Entfernung, die Sie an einem Ende absenken, ist identisch mit der Entfernung, die das andere Ende anhebt, und erfordert das gleiche Gewicht. Wenn Sie jedoch den Drehpunkt von der Mitte des Bretts – dem Hebel – versetzen, erhalten Sie einen mechanischen Vorteil. Wenn der Drehpunkt einen Fuß von einem Ende und neun Fuß vom anderen Ende entfernt ist, können Sie ein sehr schweres Gewicht heben, indem Sie einfach das lange Ende neunmal weiter absenken als das kürzere Ende hebt.
Riemenscheiben und Hebel und die ihnen zugrunde liegende Physik sind die Grundlage vieler moderner Maschinen. Alles, vom Wasserrad bis zum Verbrennungsmotor, nutzt das Prinzip, Gewicht in Distanz umzuwandeln.