Zowel katrollen en hefbomen worden al eeuwenlang gebruikt als middel om zware taken uit te voeren. Deze eenvoudige machines maken gebruik van de wetten van de natuurkunde om gewicht efficiënt over een afstand te verplaatsen. Ze laten een enkele persoon toe om gewichten te verplaatsen die een mens niet zou kunnen tillen zonder de tussenkomst van dergelijke gereedschappen.

Meerwielige katrollen

Als u een touw over de bovenkant van een enkel borduurt katrol en til er een gewicht mee op, u trekt het touw op dezelfde afstand als het gewicht wordt opgetild en heft effectief hetzelfde gewicht op. Als u het touw echter aan de onderkant van het frame van de katrol bevestigt, voert u het door een andere katrol en weer omhoog door het eerste, u trekt dan het touw tweemaal zo ver weg als het gewicht wordt opgetild, maar tilt slechts de helft van het gewicht op . Het praktische resultaat hiervan is dat je bijvoorbeeld een 100-pond gewicht 10 voet kunt heffen door aan een touw 20 voet te trekken met wat voelt als een gewicht van 50 pond erop. Dit principe kan onbeperkt worden verlengd door meer katrollen toe te voegen.

Geared katrollen

De verhouding tussen gewicht en afstand kan ook worden aangepast door katrollen met verschillende diameters te gebruiken. Dit is in wezen hetzelfde principe als de vertrouwde bediening van fietstoestellen. Wanneer u een tandwiel draait met een grote diameter dat door een ketting aan een versnelling met een kleine diameter wordt bevestigd, zal de kleinere versnelling sneller draaien. Door katrollen van verschillende diameters aan elkaar te bevestigen met touwen of kettingen, kunt u uw hefvermogen aanzienlijk vergroten door eenvoudigweg het touw of de ketting over een langere afstand te trekken dan het gewicht wordt opgetild.

Hendels

Een hendel werkt volgens hetzelfde principe als een katrol, maar op een heel andere fysieke manier. Als u een bord van 10 voet neemt en het op een draaipunt in het midden laat rusten, kunt u aan het ene uiteinde een gewicht plaatsen en het optillen door het andere uiteinde naar beneden te drukken. De afstand waarop u het ene uiteinde laat zakken, is identiek aan de afstand die het andere uiteinde opheft en vereist dezelfde hoeveelheid gewicht. Als u echter het draaipunt van het midden van het bord verschuift, de hendel, krijgt u een mechanisch voordeel. Als het steunpunt één voet van het ene uiteinde en negen voet van het andere uiteinde is, kun je een heel zwaar gewicht optillen door simpelweg het lange uiteinde negen keer verder weg te laten dan het kortere eind stijgt.

De erfenis van katrollen en Hefbomen

Katrollen en hefbomen en de fysica die eraan ten grondslag ligt, vormen de basis voor veel moderne machines. Alles, van waterwielen tot verbrandingsmotoren, maakt gebruik van het principe om gewicht om te zetten in afstand.