Οι τροχαλίες είναι μία από τις έξι απλές μηχανές. Οι άλλες απλές μηχανές είναι ο τροχός και ο άξονας, το κεκλιμένο επίπεδο, η σφήνα, η βίδα και ο μοχλός. Το μηχάνημα είναι ένα εργαλείο που χρησιμοποιείται για να διευκολύνει την εργασία και οι έξι απλές μηχανές ήταν μερικές από τις πρώτες ανακαλύψεις της ανθρωπότητας.
Βασικές τροχαλίες
Οι απλούστερες τροχαλίες κατασκευάζονται από τροχό και σχοινί ή κορδόνι. Το χείλος του τροχού είναι αυλακωτό και το σχοινί, ή το καλώδιο, ταιριάζει σε αυτό το αυλάκι. Όταν τραβάτε πάνω ή κάτω το σχοινί, ο τροχός θα γυρίσει. Αυτό καθιστά την κίνηση του αντικειμένου ευκολότερη, γιατί το τράβηγμα ενός σχοινιού προς τα κάτω, για παράδειγμα, είναι ευκολότερο από το να σηκώνεις ένα βαρύ αντικείμενο προς τα πάνω. Φυσικά, μια μόνο τροχαλία δεν θα επηρεάσει τον απαιτούμενο όγκο εργασίας για να μετακινήσει ένα αντικείμενο πολύ. Για αυτόν τον λόγο οι τροχαλίες συνήθως συνδυάζονται ή συνδυάζονται για να σχηματίσουν συστήματα τροχαλιών.
Διορθωμένα συστήματα τροχαλίας
Σε ένα σταθερό σύστημα τροχαλίας, οι τροχαλίες είναι ακίνητες και γενικά προσαρτημένες σε τοίχο, οροφή ή πλαίσιο. Το φορτίο κινείται πάνω ή κάτω με το σχοινί, ενώ οι τροχαλίες παραμένουν ακίνητες. Υπάρχουν πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα στο σταθερό σύστημα τροχαλίας. Η σταθερή τροχαλία αλλάζει την κατεύθυνση της δύναμης, αλλά όχι την ποσότητα. Στην πραγματικότητα, η σταθερή τροχαλία είναι η μόνη που απαιτεί περισσότερη προσπάθεια από το ίδιο το φορτίο. Απαιτεί πολύ μεγαλύτερη προσπάθεια για να μετακινήσετε το φορτίο από ένα κινητό ή σύνθετο σύστημα τροχαλίας, αλλά η τροχαλία δεν πρέπει να ωθείται ή να τραβιέται προς τα πάνω και προς τα κάτω.
Κινητά συστήματα τροχαλίας
Σε ένα κινητό σύστημα τροχαλίας, η τροχαλία συνδέεται με το φορτίο και όχι σε τοίχο ή πλαίσιο. Αυτό επιτρέπει στην τροχαλία να κινείται με το φορτίο. Το πλεονέκτημα μιας κινητής τροχαλίας είναι ότι απαιτείται λιγότερη εργασία για τη μετακίνηση του φορτίου. Ωστόσο, η κινητή τροχαλία έχει και τα μειονεκτήματά της. Σε ένα κινητό σύστημα τροχαλίας, η ίδια η τροχαλία πρέπει να ωθείται προς τα πάνω ή προς τα κάτω, προσθέτοντας το δικό της βάρος στο υπάρχον φορτίο.
Συστήματα σύνθετης τροχαλίας
Ένα σύνθετο σύστημα τροχαλίας χρησιμοποιεί ένα συνδυασμό σταθερών και κινητών τροχαλιών. Τα συστήματα σύνθετης τροχαλίας είναι τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα από τα τρία συστήματα και για καλό λόγο. Η προσπάθεια που απαιτείται για να μετακινήσετε ένα φορτίο γεμάτο σε ένα σύνθετο σύστημα τροχαλίας είναι μικρότερη από το μισό του αρχικού φορτίου. Το μειονέκτημα για το σύνθετο σύστημα τροχαλίας είναι ότι με κάθε προσθήκη τροχαλίας, αυξάνεται το μήκος του σχοινιού και η απόσταση που πρέπει να ταξιδεύει το σχοινί.