har du någonsin satt dig i skorna hos någon som levde för tusentals år sedan och undrade hur människor levde för länge sedan utan moderna bekvämligheter och teknik? Hur byggdes byggnader? Hur kom folk runt om det inte fanns bilar, vagnar eller till och med cyklar?
Tänk dig att du behöver transportera byggmaterial, som tunga stenplattor, från ett stenbrott till platsen för din nya byggnad, mil bort. Hur skulle du göra det utan en lastbil med hjul eller ens en rullande vagn? På något sätt gjorde människor det utan hjälp av ett hjul och axel i tusentals år!
även om hjulet och axeln ofta är förknippade med mycket tidiga människor eller ”Grottmänniskor”, uppfanns det relativt nyligen. Det var en så komplex och utmanande uppfinning att den kom mycket senare i vår tid här på jorden, under en period av mänsklig historia som kallades bronsåldern.
ingen vet säkert hur hjulet och axeln uppfanns, men vi vet att det uppfanns under en tid då människor redan hade börjat bygga segelbåtar och gjuta metalllegeringar som brons. Historiker tror att hjulet och axeln går tillbaka över 5500 år och troligen först utvecklades i Mellanöstern eller möjligen längre norrut, i Östeuropa. Det anses vara en av de sex enkla maskinerna, tillsammans med spaken, remskivan, lutande plan, kil och skruv.
kan du föreställa dig en värld utan hjul och axel? Många jobb skulle vara mycket svårare och transport skulle säkert se mycket annorlunda ut än det gör idag. På många praktiska sätt får hjulet och axeln världen att gå runt (ingen ordlek avsedd!).
vissa kanske tycker att det är konstigt att kalla ett hjul och axel en maskin. I vetenskapliga termer är dock en maskin helt enkelt något som gör en kraft större. Med andra ord, när du applicerar en kraft på en maskin ökar den kraftens storlek och tillämpar den större kraften någon annanstans.
till exempel är en hammare en maskin. Tänk på jobbet det gör driver en spik i en träbit. Du kan försöka så hårt du kan utan en hammare, men du skulle inte kunna skjuta en spik i en träbit med dina bara händer. Med en hammare kan du dock knacka på spikens huvud tills det är ordentligt inbäddat i träet.
så hur gör ett hjul och axel en kraft större? Tänk på att gå matinköp. Du fyller din vagn till randen och rullar den till kassan och slutligen ut till din bil. Tänk nu på hur mycket kraft du skulle behöva använda för att flytta den vagnen om den inte hade hjul.
kan du tänka dig att dra den längs marken genom butiken och ut till din bil? Hjulen multiplicerar den kraft du använder för att driva vagnen, minska friktionen och lägga hävstång längs vägen, så att du kan flytta en tung last ganska lätt.
hjulet och axeln kan också multiplicera hastighet och avstånd. Till exempel, när du cyklar, applicerar du kraft på axeln. Axeln överför i sin tur den kraften till det bifogade hjulet, vilket är mycket större och gör att du kan röra dig längre och snabbare än du kan genom att helt enkelt applicera kraft på axeln ensam.
andra exempel på hjul och axel inkluderar dörrknoppar, skruvmejslar, rattar och till och med äggvispar. Forskare kallar det belopp med vilket ett hjul och axel multiplicerar en kraft sin mekaniska fördel. Den mekaniska fördelen med ett hjul och axel kan beräknas genom att dividera hjulets radie med axelns radie.
till exempel, om hjulets radie är 24 tum och axelns radie är fyra tum, är dess mekaniska fördel 24 dividerat med fyra eller sex. En mekanisk fördel med sex innebär att hjulet och axeln multiplicerar en kraft sex gånger eller låter dig utföra en uppgift med en sjättedel av den kraft du annars skulle behöva.