Una lezione per introdurre macchine semplici

Sei semplici macchine leve, ruote e assi, piani inclinati, cunei, pulegge e viti hanno una parte mobile o nessuna. Le macchine semplici forniscono un vantaggio meccanico, nel senso che moltiplicano la potenza muscolare dell'utente, rendendolo più facile spingere o tirare oggetti pesanti, sollevarli o spostare la direzione in cui si trovano gli oggetti mosso.

Le leve hanno due parti: una barra utilizzata per spingere e tirare la forza e un fulcro che funge da punto di articolazione per la barra e riduce la forza necessaria alla barra per sollevare un oggetto. Esistono tre classi di leve. La leva di prima classe (ad esempio un'altalena) ha un fulcro al centro. La carriola è un esempio di leva di seconda classe, che ha il suo fulcro all'estremità opposta della barra. Le leve di terza classe (cioè avambracci, canne da pesca) hanno un fulcro all'estremità vicina della barra, più vicina alla persona che usa la leva.

La ruota e l'asse facilitano lo spostamento di oggetti o carichi lungo il terreno senza doverli trascinare. Un tipo di ruota e asse trasporta l'oggetto nella stessa direzione in cui si muovono le ruote, come ad esempio i pattini a rotelle o le sedie a rotelle. L'altro tipo di ruota e asse (cioè la maniglia della porta) è fisso e funziona più come una leva.

I piani inclinati sono superfici diritte e inclinate, con un'estremità più alta dell'altra. Gli esempi includono rampe, passi carrai e scale. Rendono il lavoro più facile perché ci vuole meno sforzo per spostare un carico sulla rampa. Il compromesso è che il carico deve essere spostato a una distanza maggiore per portarlo al livello successivo.

I cunei a forma di V sembrano simili ai piani inclinati ma funzionano in modo diverso. Il cuneo può funzionare in tre modi. Ad esempio, le pale funzionano sollevando oggetti pesanti, un'ascia separa due parti di un tronco e un fermaporta impedisce a una porta di muoversi.

Una puleggia è costituita da una fune, cinghia o catena inserita nella scanalatura di una ruota. Funziona diminuendo la quantità di sforzo necessaria o la direzione della forza richiesta per sollevare un oggetto. Una singola puleggia fissa come un pennone cambia la direzione della forza necessaria per sollevare quella bandiera. Una puleggia multipla riduce lo sforzo necessario distribuendo lo sforzo su due, tre o quattro pulegge attaccate. Il compromesso: aumentare il numero di pulegge significa aumentare la distanza che la fune, la catena o la cinghia devono percorrere, richiedendo quindi che sia più lunga.

Le viti sono piani inclinati che ruotano a spirale attorno a una colonna centrale. Sia le viti che le lampadine richiedono l'applicazione di una forza di spinta e di torsione a un'estremità. Questo fissa una vite nel legno o una lampadina in una presa. Una vite con filettature più larghe (rampe a spirale) richiede più forza per girarle. Filetti più stretti richiedono meno forza applicata, ma richiedono molta più rotazione.