Η βασική επιστήμη διδάσκει ότι οι απλές μηχανές έχουν κάνει πολύ καιρό τη δουλειά ή την κατανάλωση ενέργειας ευκολότερη για τον άνθρωπο. Ένας τύπος μοχλού, ο συνδυασμός τροχού και άξονα περιστρέφεται γύρω από ένα κεντρικό σημείο που ονομάζεται υπομόχλιο. Αυτός ο σχεδιασμός επιτρέπει σε κάποιον να ασκήσει δύναμη σε οποιοδήποτε σημείο και να παράγει κίνηση, γεγονός που αυξάνει σημαντικά τη χρησιμότητά του. Η εφεύρεση του τροχού πριν από χιλιάδες χρόνια σηματοδότησε ένα σημείο καμπής στον πρώιμο ανθρώπινο πολιτισμό. ο τροχός και ο άξονας υπήρξαν ζωτικά εργαλεία για την ανθρωπότητα από τότε.
Ο τροχός
Συνήθως στρογγυλό σχήμα, ο τροχός περιστρέφεται ή περιστρέφεται είτε όταν κάτι ασκεί δύναμη πάνω του είτε όταν κάτι ασκεί δύναμη στον άξονα στον οποίο είναι συνδεδεμένος. Ένας τροχός μειώνει την τριβή μεταξύ του φορτίου που μεταφέρει και του εδάφους, με αποτέλεσμα λιγότερη ενέργεια που καταναλώνεται και συνεπώς λιγότερη εργασία. Ορισμένοι τροχοί σήμερα έχουν δόντια, καθιστώντας τα γρανάζια, ενώ άλλοι συνδέονται με τύμπανα και γίνονται βαρούλκα ή τροχαλίες.
Ο Άξονας
Ένας άξονας στηρίζεται στο κέντρο του τροχού. Είτε ο άξονας θα γυρίσει έναν τροχό, όπως σε ένα αυτοκίνητο, ή ένας τροχός θα γυρίσει έναν άξονα, όπως σε έναν τροχό νερού. Ούτως ή άλλως, ο άξονας βιώνει τριβή, κάτι που απαιτεί δύναμη να ξεπεραστεί. Η ομορφιά του άξονα είναι ότι απαιτεί πολύ λιγότερη δύναμη για να δημιουργήσει κίνηση από το να προσπαθήσει να σύρει κάτι στο έδαφος. Πολλοί άξονες συνδέονται με άλλες συσκευές, οι οποίες περιστρέφονται ως αποτέλεσμα της συνδυασμένης κίνησης του τροχού και του άξονα.
Πώς λειτουργούν
Ως μοχλός, ένας τύπος απλού μηχανήματος, ο τροχός και ο άξονας μαζί διευκολύνουν την εργασία απαιτώντας λιγότερη ενέργεια. Μειώνουν σημαντικά την τριβή και επιτρέπουν την κίνηση βαρύτερων φορτίων. Παρέχουν επίσης μόχλευση, που σημαίνει ότι μπορούν να πολλαπλασιάσουν τη δύναμη που ασκείται σε αυτά και να δώσουν μεγαλύτερη απόδοση. Όσο μεγαλύτερος είναι ο τροχός, τόσο πιο εύκολο ένα άτομο μπορεί να σπρώξει ένα καλάθι. Αυτό συμβαίνει επειδή η μεγαλύτερη διάμετρος λειτουργεί σαν να ήταν μεγαλύτερος μοχλός, πολλαπλασιάζοντας έτσι τη δύναμη με υψηλότερο ρυθμό.
Σύγχρονες εφαρμογές
Ένα άτομο μπορεί να βρει τροχούς και άξονες σχεδόν παντού, καθώς είναι ζωτικής σημασίας μέρη πολλών πολύπλοκων μηχανών. Τα μηχανοκίνητα οχήματα στηρίζονται σε τροχούς και άξονες και χρησιμοποιούν ακόμη και τροχούς για οδήγηση. Οι τροχοί με τα δόντια, που ονομάζονται γρανάζια, περιλαμβάνουν πολλά μέρη κινητήρων αυτοκινήτων και άλλων τύπων μηχανημάτων. Στρόβιλοι, τροχοί, ανεμόμυλοι δεν θα μπορούσαν να υπάρχουν χωρίς τροχούς και άξονες. Ακόμη και η δημιουργία πήλινης κεραμικής βασίζεται στον τροχό και τον άξονα για περιστροφή. Τα συστήματα τροχαλίας χρησιμοποιούν διάφορους τροχούς και άξονες σε συνδυασμό μεταξύ τους.