這六大簡單機械讓我們生活更輕鬆

縱觀歷史，聰明的人類已經發明瞭許許多多的工具，使得我們在許多工作上能變得更加輕鬆。

其中最著名的就是“六大簡單機械”：輪軸，槓桿，斜面，滑輪，螺旋還有楔子，儘管後三者是前三者的擴充套件、組合，但這並不妨礙它們“六大簡單機械”的其中三個。

輪軸

車輪是世界歷史上最重要的發明之一。Natalie Wolchover曾寫道：在公元前3500年車輪被髮明之前，由於條件限制，人們能運送貨物量的能力有限，運送距離也非常有限。輪式推車運輸貨物可以實現貨物較快地往返市場，從而減輕了人們遠距離跋涉的負擔，促進了農業和商業的發展。

當物體在表面上移動時，輪子大大減少了摩擦。 “如果你把你的檔案櫃放在一個帶有輪子的小推車上，你只需要很小的力，就可以讓它較快地移動。”來自田納西大學的Charlie Samuels說道。

杆槓

“給我一個支點，我就能撬動地球。”這句誇張的名句來自阿基米德，他是公元三世紀的希臘哲學家、數學家和發明家。雖然這句話可能有些誇張，但是它形象地用能撬動地球的比喻來體現了槓桿的力量。

阿基米德的天才之處在於他認識到，使用槓桿可以在力量和距離之間做出權衡從而完成相同的功。根據紐約大學的Chris Rorres撰寫的虛擬電子書《21世紀的阿基米德》裡所言，他的“槓桿原理”指出，“力與距離之間是反比關係”。

槓桿由一根長軸和一個支點或樞軸組成。槓桿的機械優勢取決於支點兩側軸的長度比例。

斜面

斜面其實就是一個平坦的表面，但這個表面與地平面之間存在著一定的角度，就像一個斜坡一樣。俄亥俄州立大學工程與技術學院機械工程系教授Bob Williams說道：“斜面是一種舉起重物的巧妙方法，藉助斜面我們可以舉起一些不能豎直舉起的重物。角度（傾斜平面與地面的角度）的大小決定了你需要用多少力來提升重物。”例如，如果我們要將100磅重的物體提升2英尺，如果我們使用4英尺長的斜面，我們所需的力將減少一半，只是移動的距離將翻倍；如果我們使用8英尺長的斜面，此時需要的力將減少到四分之一。

滑輪

舉起100磅的重物我們也可以使用滑輪，我們可以在橫樑上設計一個滑輪，用繩子穿過滑輪，並與重物綁在一起，此時我們改變的是力的方向，不改變力的大小——我們可以向下拉繩子而不是艱難的向上用力舉重物。如果我們使用兩個滑輪，一個安裝在橫樑上，一個與重物連線，也就是說，將繩子的一端穿過上面的滑輪與重物連線，再穿過一個滑輪，此時我們向上用力將變得比較輕鬆，只是原來的一半，而移動的距離將翻倍。我們再一次地做到了“省力費距離”。

螺旋

根據HyperPhysics在佐治亞州立大學網站的說法：“螺旋實際上是一個長的傾斜平面包裹在一個軸上，因此它的機械優勢是以斜面的方式進行嵌入。” 許多裝置使用螺絲來施加力量，一般情況下，你想要施加於物體的力量，是遠大於你擰動螺絲的力量的，像汽車車輪上的臺虎鉗和掛耳螺母，它們不僅獲得了螺絲本身的機械優勢，而且在很多情況下還得益於使用長柄的槓桿作用來轉動螺絲。

楔子

楔子是一種簡單機械工具，由兩個斜面組成，用來將物件分開。原理主要是將楔子向下的力量轉化成對物件水平的力量。短小而闊角度的楔子能較快分開物件，常見使用楔子的工具包括斧頭及釘子等。例如，我們想切割一根木頭，我們可以先放一個楔子在木頭上，然後用一把錘子敲擊它，這時候力的方向會發生改變：縱向的力量變成橫向的力量，這樣木頭就比較容易斷開。另一個例子是一個門擋，用來將推動門邊緣下方的力量向下傳遞，此時就會有摩擦力產生，從而阻止門在地板上滑動。