ホイールと車軸

ホイールと車軸は、シャフトまたはロッド（車軸）上を回転する円形フレーム（ホイール）で構成されています。 その最も初期の形態では、おそらく井戸から重量や水バケツを上げるために使用されました。

その動作原理は、大きな歯車と小さな歯車が同じシャフトに取り付けられた装置によって最もよく説明される。 シャフトを回すために大きいギヤの半径Rで加えられる力Fの傾向は小さいギヤの半径rでより大きい力Wを克服するのに十分である。, 力増幅、または機械的利点は、二つの力の比（W：F）に等しく、また二つの歯車の半径の比（R：r）に等しい。

大小の歯車をロープで巻いた大径および小径のドラムに置き換えると、車輪と車軸は重量を上げることができるようになります。 持ち上げられる重量は小さいドラムのロープに付し、オペレータは大きいドラムのロープを引っ張る。 この構成では、機械的利点は、大きなドラムの半径を小さなドラムの半径で割ったものである。 機械的利点の増加は、二つの半径、r1とr2、およびプーリーブロックを有する小さなドラムを使用することによって得ることができる。, 大きなドラムに力が加わると、小さなドラムのロープがDに巻き付き、dから離れます。

プーリー-アンド-ロープシステムで利用可能な力増幅の尺度は、速度比、またはロープに力が加わる速度（VF）と重量が上がる速度（VW）の比です。 この比は、大きなドラムの半径を小さなドラムDとdの半径の差で割った倍に等しく、数学的に表すと、式はVF/VW=2R/（r2-r1）である。, 実際の機械的利点W/Fは、摩擦に応じてこの速度比よりも小さくなります。 非常に大きな機械的利点は、二つの小さなドラムＤとｄをほぼ等しい半径にすることによって、この配置で得ることができる。