גלגלות ומנופים שימשו במשך מאות שנים כאמצעי לביצוע משימות כבדות. מכונות פשוטות אלה משתמשות בחוקי הפיזיקה כדי להעביר את המשקל ביעילות למרחק. הם מאפשרים לאדם יחיד להזיז משקולות שאדם לא היה מסוגל להרים ללא התערבות של כלים כאלה.
אם אתה מאכיל חבל מעל גלגלת אחת ומרים איתו משקל, תמשוך את החבל באותו מרחק כמו שהמשקל הועלה, ובאמת תרים את אותו המשקל. עם זאת, אם אתה מחבר את החבל לתחתית המסגרת של הגלגלת, העביר אותו דרך גלגלת אחרת וגבה דרך ראשית, לאחר מכן תמשוך את החבל פי שניים מהמרחק בו הועלה המשקל, אך תרים רק חצי מהמשקל. התוצאה המעשית של זה היא שאתה יכול להרים, למשל, משקל של 100 קילו 10 מטר על ידי משיכת חבל 20 מטר עם מה שמרגיש כמו משקל של 50 קילו עליו. ניתן להרחיב את העיקרון הזה ללא הגבלת זמן על ידי הוספת גלגלות נוספות.
ניתן לשנות את היחס בין משקל למרחק באמצעות גלגלות בקטרים שונים. זהו בעצם אותו עיקרון כמו ההפעלה המוכרת של הילוכים לאופניים. כאשר אתה מסובב הילוך בקוטר גדול המחובר על ידי שרשרת להילוך בקוטר קטן, ההילוך הקטן יותר יסתובב במהירות רבה יותר. על ידי הצמדת גלגלות בקטרים שונים זה לזה באמצעות חבלים או שרשראות, תוכלו מאוד הרחב את כוח ההרמה שלך על ידי משיכת החבל או השרשרת למרחק ארוך יותר מהמשקל הרים.
מנוף פועל לפי אותו עיקרון כמו גלגלת, אך באופן פיזי שונה מאוד. אם אתה לוקח לוח בגודל 10 מטר ומניח אותו על נקודת המשען שבמרכזו, אתה יכול להניח משקל על קצה אחד ולהרים אותו על ידי לחיצה על הקצה השני. המרחק שאתה מוריד קצה אחד יהיה זהה למרחק שהקצה השני מרים ויהיה צורך באותו משקל. עם זאת, אם אתה מקזז את נקודת המשען ממרכז הלוח - המנוף - אתה זוכה ליתרון מכני. אם נקודת המשען היא רגל אחת מקצה אחד ותשעה מטרים מהקצה השני, אתה יכול להרים משקל כבד מאוד פשוט על ידי הורדת הקצה הארוך פי תשע מהקצה הקצר יותר.
גלגלות ומנופים והפיזיקה העומדת בבסיסם הם הבסיס למכונות מודרניות רבות. כל דבר, החל מגלגלי מים ועד מנועי בעירה פנימית, מנצלים את העיקרון של הפיכת משקל למרחק.