Vieles von dem, was wir heute in unserer Arbeitswelt einsetzen, begann mit dem Einsatz einfacher Maschinen. Diese einfachen Maschinen nutzen menschliche Energie und einzelne Kräfte, um sonst sehr schwierige Arbeiten leichter zu erledigen. In der heutigen Welt wurde die menschliche Energie durch aufwändigere Maschinen ersetzt, die mit Energie aus Kohle, Erdgas, Öl und Kernkraft betrieben werden, aber einfache Maschinen spielen immer noch eine wichtige Rolle.
Hebel
Das einfachste Hebelprojekt besteht aus einem Hebel und einem Drehpunkt. Das Projekt zeigt, dass es umso einfacher ist, das Objekt zu bewegen, je näher der Drehpunkt am zu bewegenden Objekt platziert wird, da weniger Kraft erforderlich ist. Es gibt mehrere Klassen von Hebeln. Ein Beispiel für ein erstklassiges Hebelprojekt ist ein Wippentotter, bei dem zwei Objekte angehoben werden, eines an jedem Ende. Ein Hebelprojekt zweiter Klasse ist eine an Scharnieren schwingende Tür. Das zu bewegende Objekt befindet sich direkt zwischen Drehpunkt und Kraft. Ein Hebel dritter Klasse könnte ein Baseballschläger sein, bei dem die Last ein Ende des Schlägers ist, der Drehpunkt das Ende des Schlägers ist und die Hände die Kraft sind. Obwohl die Wippe und die Tür größer sind, können verkleinerte Beispiele für Science-Fair-Projekte gemacht werden.
Keile
Der Keil zeigt, wie eine einfache Maschine die Kraftrichtung ändern kann. Ein Beispiel dafür ist eine einfache Axt. Da ein Keil wie eine schiefe Ebene ist, ahmt die Axt diese Ebene nach und dient als Keil. Die Kraft der Axt oder des Keils bewirkt eine horizontale Kraft auf das geschlagene Objekt, wodurch das Objekt in zwei Teile geteilt wird. Je kleiner der Keil, desto mehr Kraft ist erforderlich. In kleinerem Maßstab und vielleicht besser geeignet für eine Wissenschaftsmesse, funktioniert ein Meißel auf die gleiche Weise. Seien Sie bei solchen Projekten vorsichtig.
Riemenscheiben
Riemenscheiben ermöglichen das Heben schwerer Gegenstände mit weniger Kraftaufwand, indem Kraft gegen Entfernung ausgetauscht wird. Bei der Verwendung einer Rolle wird ein Seil oder eine Schnur um ein Rad gewickelt. Das Rad ist an einem stabilen Balken oder einem anderen sicheren Objekt montiert. An einem Ende des Seils ist ein Haken angebracht, um das anzuhebende Objekt zu sichern. Das andere Ende des Seils wird dann gezogen, um das Objekt anzuheben. Anschließend wird demonstriert, wie viel Kraft erforderlich ist, um das Objekt ohne Riemenscheibe anzuheben, und dann wird demonstriert, wie leicht dasselbe Objekt mit dem Riemenscheibensystem anzuheben ist.
Einfache Maschinen
Diese Projekte sind alle Beispiele für einfache Maschinen. Es gibt mehrere einfachere Maschinen, die das Rad und die Achse, die schiefe Ebene und die Schraube umfassen. Das Rad und die Achse bestehen aus einem Rad mit einem Griff, der mit einem Seil an einer Achse befestigt ist. Durch Drehen des Rades wird das Seil um die Achse gewickelt, um ein Objekt mit Leichtigkeit zu bewegen. Die geneigte Ebene ist eine geneigte Fläche oder Rampe, die es ermöglicht, ein Objekt leicht höher zu bewegen. Eine Schraube ist eine lange, spiralförmige schiefe Ebene. Ein Beispiel für eine Schraube, die als einfache Maschine verwendet wird, sind Schneckengetriebe, die die Drehzahl eines Motors verringern und gleichzeitig das Drehmoment erhöhen können.