Для того чтобы поднять или удерживать в воздухе гирю весом 1 килограмм, нужно применить такую же силу, с какой эта гиря тянет руку вниз. Но в нашем опыте (см. рисунок) гиря весом 1 килограмм удерживается в равновесии 100-граммовой гирькой. Это достигается с помощью подвижно укрепленной деревянной палочки.
Быстро испробовав несколько положений, мы легко находим ту точку на палочке, которую нужно подпереть, чтобы удерживать в равновесии обе наши гирьки. Если наша палка имеет длину 55 сантиметров, точку опоры нужно поместить в 5 сантиметрах от килограммовой гири и в 50 сантиметрах от 100-граммовой. Наша подвижно укрепленная палочка называется рычагом.
Концы рычага, находящиеся по обе стороны от точки опоры, называются плечами рычага. Меньшая сила (меньший вес) действует на длинное плечо, а большая сила — на короткое плечо. Равновесие устанавливается в том случае, когда обе силы находятся в обратно пропорциональной зависимости к длине плеч рычага.
В нашем опыте отношение сил (левой и правой) составляет 10:1. Отношение плеч рычага (наоборот, правого к левому) составляет также 10:1. Таким образом, рычаг является подвижной штангой, с помощью которой мы малым усилием достигаем значительного результата.
С помощью соответствующего рычага человек может без большого усилия поднять или перевернуть тяжелый камень или железную балку. Уже много тысяч лет назад при постройке пирамид огромные глыбы камня с помощью рычага со ступеньки на ступеньку поднимались на большую высоту.
Одной только мускульной силы недостаточно для того, чтобы открыть забитый гвоздями ящик, но с помощью небольшого ломика мы шутя снимаем крышку вместе с гвоздями. Почему? Да потому, что лом, используемый как рычаг, в несколько раз увеличил силу, с которой мы действуем на крышку ящика.
Значительное количество различных инструментов и приспособлений основано на использовании свойств рычага: клещи, ножницы, отвертки, гаечные ключи, щипцы для колка орехов, консервные ножи, колодезные журавли, рычажные весы и многие другие.
Пожалуй, никакое другое изобретение не получило столь многочисленных применений, как рычаг. Используется рычаг уже в продолжение многих тысяч лет.
