Архимед (лысеющий бородатый древний грек, который стал одним из основателей современной науки) однажды заявил, что если бы ему дали достаточно длинный рычаг, то он смог бы перевернуть Землю. (По моим расчетам, такой рычаг должен был бы иметь длину 80 квинтиллионов километров, или 500 млрд расстояний от Земли до Солнца.) Рычаг – прародитель всех машин: большинство инструментов и приспособлений в той или иной степени используют рычаги разных видов. В принципе рычаг – стержень, который имеет с одного конца точку опоры. Им может быть обычный лом. Чем больше расстояние от точки опоры до конца рычага, тем больше он увеличивает приложенную к нему силу. Иногда это могут быть даже вызывающие улыбку невероятные величины. Отсюда и логика Архимеда, который хотел перевернуть с помощью рычага планету. В быту мы обычно сталкиваемся с более понятными принципами рычага, например когда открываем дверь или завинчиваем крышку на банке с джемом. Различные инструментальные и гаечные ключи, а также ломы и ломики – самые наглядные образцы рычагов. Но работа различных дверных и прочих ручек, выключателей и даже рулонов бумажных полотенец тоже основана на принципе рычага.

Интересно, что в колесе, по сути, тоже используется принцип рычага. Вы легко можете убедиться в этом на примере круглых водяных кранов, которые вы поворачиваете то в одном, то в другом направлении, чтобы либо пустить, либо остановить воду. Во многих кранах есть спицы – по сути не что иное, как маленькие рычаги. Чем спицы длиннее, тем легче открывать или закрывать воду: тем больше сила, которую вы через рычаг сообщаете крану. Если у вас артрит или другое заболевание рук, для вас могут изготовить специальные, более длинные спицы, которые можно сдвигать даже легкими движениями кистей или локтей. У многих современных кранов круглые ручки. При наличии воображения их можно представить себе как бесконечное множество миниатюрных спиц, которые расположены на манер лепестков маргаритки на стебле и создают круг. Если же ваш кран имеет ручку, то она одновременно работает и как рычаг, и как колесо.

В рычагах и колесах замечательно то, что вы можете использовать их по-разному, чтобы самостоятельно увеличивать либо силу, либо скорость движения. Когда вы закрываете кран, то при повороте ручки прилагаете большую силу к его оси. Это всё равно что использовать гаечный ключ, создавая значительное усилие для отворачивания туго поддающейся ржавой гайки в центре воображаемого круга, где расположена головка ключа. Но вы можете вращать рычаг и с другой стороны. Именно это и происходит, когда вы работаете топором. Тогда ваши плечи остаются в центре круга, а рычаг в виде длинного топорища сообщает большую скорость лезвию на его конце, которое быстро врезается в дерево. Мы изучим эти варианты работы рычага подробнее, когда в следующей главе рассмотрим принцип работы велосипеда.