Tanto as polias quanto as alavancas têm sido utilizadas há séculos como meio de realizar tarefas pesadas. Essas máquinas simples utilizam as leis da física para mover peso com eficiência ao longo de uma distância. Eles permitem que uma única pessoa mova pesos que um ser humano seria incapaz de levantar sem a intervenção de tais ferramentas.
Se você colocar uma corda no topo de uma única polia e levantar um peso com ela, estará puxando a corda na mesma distância em que o peso é levantado, e efetivamente levantando o mesmo peso. No entanto, se você prender a corda na parte inferior da estrutura da polia, passe-a por outra polia e volte através do primeiro, você estará puxando a corda duas vezes a distância em que o peso é levantado, mas levantando apenas metade do peso. O resultado prático disso é que você pode levantar, por exemplo, um peso de 100 libras de 3 metros puxando uma corda de 6 metros com o que parece ser um peso de 50 libras sobre ela. Este princípio pode ser estendido indefinidamente adicionando mais polias.
A relação peso / distância também pode ser modificada usando polias com diâmetros diferentes. Este é essencialmente o mesmo princípio da operação familiar das engrenagens de bicicletas. Quando você gira uma engrenagem de diâmetro grande que está presa por uma corrente a uma engrenagem de diâmetro pequeno, a engrenagem menor girará mais rapidamente. Ao prender polias de diâmetros diferentes umas às outras com cordas ou correntes, você pode muito estenda seu poder de elevação simplesmente puxando a corda ou corrente por uma distância maior do que o peso levantado.
Uma alavanca opera sob o mesmo princípio de uma polia, mas de uma maneira física muito diferente. Se você pegar uma prancha de 3 metros e apoiá-la em um ponto de apoio no centro, pode colocar um peso em uma extremidade e levantá-la pressionando a outra extremidade. A distância que você abaixa em uma extremidade será idêntica à distância que a outra extremidade levanta e exigirá a mesma quantidade de peso. No entanto, se você deslocar o ponto de apoio do centro do tabuleiro - a alavanca - você ganha uma vantagem mecânica. Se o ponto de apoio estiver a um pé de uma extremidade e a três metros da outra, você pode levantar um peso muito pesado simplesmente abaixando a extremidade longa nove vezes mais do que a extremidade mais curta sobe.
Roldanas e alavancas e a física subjacente a elas são a base de muitas máquinas modernas. Tudo, desde rodas d'água a motores de combustão interna, utiliza o princípio de transformar peso em distância.