Grunnvitenskap lærer at enkle maskiner lenge har gjort arbeid, eller energiforbruk, lettere for mennesker. En type spak, hjul- og akselkombinasjonen roterer rundt et sentralt punkt som kalles en støttepunkt. Denne designen gjør at noen kan bruke makt når som helst og fremdeles produsere bevegelse, noe som øker bruken av dem. Oppfinnelsen av hjulet for tusenvis av år siden markerte et vendepunkt i den tidlige menneskelige sivilisasjonen; hjulet og akselen har vært viktige verktøy for menneskeheten siden den gang.
Hjulet
Vanligvis rundt i form, vil hjulet rotere eller spinne enten når noe bruker kraft på det eller når noe bruker kraft på akselen det er koblet til. Et hjul reduserer friksjonen mellom lasten det bærer og bakken, noe som resulterer i mindre brukt energi og dermed mindre arbeid. Noen hjul i dag har tenner, noe som gjør dem til tannhjul, mens andre er koblet til trommer og blir vinsjer eller remskiver.
Akselen
En aksel hviler i midten av hjulet. Enten vil akselen snu et hjul, som i en bil, eller et hjul vil snu en aksel, som i et vannhjul. Uansett opplever akselen friksjon som et resultat, noe som krever kraft for å overvinne. Det fine med akselen er at det krever mye mindre kraft for å skape bevegelse enn å prøve å dra noe over bakken. Mange aksler kobles til andre enheter, som dreier som et resultat av den kombinerte bevegelsen av hjulet og akselen.
Hvordan de fungerer
Som en spak, en type enkel maskin, gjør hjulet og akselen sammen arbeidet enklere ved å kreve mindre energiinngang. De reduserer friksjonen sterkt og tillater bevegelse av tyngre belastninger. De gir også innflytelse, noe som betyr at de kan multiplisere kraften som påføres dem og gi større ytelse. Jo større hjulet er, desto lettere kan en person skyve en vogn. Dette skjer fordi den større diameteren virker som om den var en større spak, og dermed multipliserte kraften med en høyere hastighet.
Moderne applikasjoner
En person kan finne hjul og aksler nesten overalt, da de er viktige deler for mange komplekse maskiner. Motorkjøretøy hviler på hjul og aksler og bruker til og med hjul til styring. Hjul med tenner, kalt tannhjul, består av mange deler av bilmotorer og andre typer maskiner. Turbiner, vannhjul, vindmøller kunne ikke eksistere uten hjul og aksler. Selv opprettelsen av leire keramikk er avhengig av hjulet og akselen for spinning. Remskivesystemer bruker flere hjul og aksler i forbindelse med hverandre.