חלקי גלגל וסרן

מדע בסיסי מלמד שמכונות פשוטות כבר מזמן הפכו את העבודה, או את הוצאת האנרגיה, לקלה יותר עבור בני האדם. סוג של מנוף, שילוב הגלגל והציר מסתובב סביב נקודה מרכזית הנקראת נקודת משען. תכנון זה מאפשר למישהו להפעיל כוח בכל נקודה ועדיין לייצר תנועה, מה שמגדיל מאוד את התועלת שלהם. המצאת הגלגל לפני אלפי שנים סימנה נקודת מפנה בתרבות האנושית המוקדמת; הגלגל והציר היו כלי חיוני לאנושות מאז.

בדרך כלל בצורה עגולה, הגלגל יסתובב או יסתובב כאשר משהו מפעיל עליו כוח או כשמשהו מפעיל כוח על הציר אליו הוא מחובר. גלגל מפחית את החיכוך בין העומס שהוא נושא לקרקע, וכתוצאה מכך פחות אנרגיה מנוצלת, וכך פחות עבודה. בחלק מהגלגלים יש היום שיניים, מה שהופך אותם להילוכים, בעוד שאחרים מחוברים לתופים והופכים לכננות או גלגלות.

ציר מונח במרכז הגלגל. או שהסרן יהפוך גלגל, כמו ברכב, או שגלגל יסובב ציר, כמו בגלגל מים. כך או כך, הציר חווה חיכוך כתוצאה מכך, שדורש כוח להתגבר עליו. היופי של הציר הוא שהוא דורש הרבה פחות כוח כדי ליצור תנועה מאשר ניסיון לגרור משהו על פני האדמה. צירים רבים מתחברים למכשירים אחרים, שמסתובבים כתוצאה מהתנועה המשולבת של הגלגל והציר.

כמנוף, סוג של מכונה פשוטה, הגלגל והציר יחד מקלים על העבודה בכך שהם דורשים פחות קלט אנרגיה. הם מפחיתים מאוד את החיכוך ומאפשרים תנועה של עומסים כבדים יותר. הם גם מספקים מינוף, כלומר הם יכולים להכפיל את הכוח המופעל עליהם ולתת תפוקה גדולה יותר. ככל שהגלגל גדול יותר, כך אדם יכול לדחוף עגלה בקלות רבה יותר. זה קורה מכיוון שהקוטר הגדול יותר פועל כאילו היה מנוף גדול יותר, ובכך מכפיל כוח בקצב גבוה יותר.

אדם יכול למצוא גלגלים וסרנים כמעט בכל מקום מכיוון שהם חלקים חיוניים למכונות מורכבות רבות. כלי רכב מנועים מונחים על גלגלים וסרנים ואף משתמשים בגלגלים להיגוי. גלגלים עם שיניים, המכונים הילוכים, כוללים חלקים רבים של מנועי מכוניות וסוגים אחרים של מכונות. טורבינות, גלגלי מים, טחנות רוח לא היו יכולות להתקיים ללא גלגלים וסרנים. אפילו יצירת חרס חרס מסתמכת על הגלגל והציר לסיבוב. מערכות גלגלות משתמשות בכמה גלגלים וסרנים ביחד.