Baik katrol dan tuas telah digunakan selama berabad-abad sebagai alat untuk menyelesaikan tugas-tugas berat. Mesin sederhana ini menggunakan hukum fisika untuk memindahkan beban secara efisien dari jarak jauh. Mereka memungkinkan satu orang untuk memindahkan beban yang tidak dapat diangkat oleh manusia tanpa campur tangan alat tersebut.
Jika Anda memberi makan tali di atas katrol tunggal dan mengangkat beban dengannya, Anda akan menarik tali dengan jarak yang sama dengan beban yang diangkat, dan secara efektif mengangkat beban yang sama. Namun, jika Anda memasang tali ke bagian bawah rangka katrol, jalankan melalui katrol lain dan mundur melalui katrol. pertama, Anda kemudian akan menarik tali dua kali jarak beban yang diangkat, tetapi mengangkat hanya setengah dari berat. Hasil praktis dari ini adalah Anda dapat mengangkat, misalnya, beban 100 pon 10 kaki dengan menarik tali 20 kaki dengan apa yang terasa seperti berat 50 pon di atasnya. Prinsip ini dapat diperpanjang tanpa batas dengan menambahkan lebih banyak katrol.
Rasio berat terhadap jarak juga dapat dimodifikasi dengan menggunakan katrol dengan diameter yang berbeda. Ini pada dasarnya adalah prinsip yang sama dengan pengoperasian roda gigi sepeda yang sudah dikenal. Saat Anda memutar roda gigi dengan diameter besar yang diikat oleh rantai ke roda gigi dengan diameter kecil, roda gigi yang lebih kecil akan berputar lebih cepat. Dengan menempelkan katrol dengan diameter berbeda satu sama lain dengan tali atau rantai, Anda bisa sangat perpanjang daya angkat Anda hanya dengan menarik tali atau rantai untuk jarak yang lebih jauh dari beratnya diangkat.
Sebuah tuas beroperasi di bawah prinsip yang sama seperti katrol, tetapi dengan cara fisik yang sangat berbeda. Jika Anda mengambil papan setinggi 10 kaki dan meletakkannya pada titik tumpu di tengahnya, Anda dapat meletakkan beban di salah satu ujungnya dan mengangkatnya dengan menekan ujung yang lain. Jarak Anda menurunkan satu ujung akan identik dengan jarak yang diangkat ujung lainnya dan akan membutuhkan jumlah berat yang sama. Namun, jika Anda mengimbangi titik tumpu dari tengah papan -- tuas -- Anda mendapatkan keuntungan mekanis. Jika titik tumpu adalah satu kaki dari satu ujung dan sembilan kaki dari ujung yang lain, Anda dapat mengangkat beban yang sangat berat hanya dengan menurunkan ujung panjang sembilan kali lebih jauh daripada ujung yang lebih pendek naik.
Katrol dan tuas serta fisika yang mendasarinya adalah dasar bagi banyak mesin modern. Semuanya, mulai dari kincir air hingga mesin pembakaran dalam menggunakan prinsip mengubah berat menjadi jarak.