Kolo na hřídeli
Kolo na hřídeli patří mezi tzv. jednoduché stroje a funguje na principu dvojzvratné páky. Skládá se z tyče (hřídele), okolo které se otáčí kolo. Setkat se s ním můžeme například u rumpálu či pedálu s ozubeným kolem.
Rumpál
Rumpál je v podstatě ruční naviják, jenž usnadňuje zvedání a pokládání břemen. Můžeme se s ním často setkat u studní, kde slouží k vytahování okovu s vodou. Ramena páky jsou poloměr válce (d1) a klika (d2), kterou válcem otáčíme.
Má-li válec poloměr 20 cm a klika je dlouhá 40 cm, zdvojnásobíme sílu, kterou zvedáme břemeno. Pokud tedy působíme na kliku silou 700 N, na břemeno působíme silou 1400 N.
Platí, že čím větší je rozdíl mezi poloměrem válce a délkou kliky, tím menší sílu musíme použít pro zvednutí břemene.
Pedál s ozubeným kolem
Síla nohy při jízdě na kole se přenáší po zalomené páce na řetěz a napíná jej. Ramena tvoří poloměr ozubeného kola (d1) a délka pedálu (d2). Čím větší je rozdíl mezi poloměrem ozubeného kola a délkou pedálu, tím menší sílu musíme použít při šlapání na pedál.
Podmínka rovnováhy na kole na hřídeli je vyjádřena vzorcem $F_1×d_1=F_2×d_2$, kde F1 je síla působící na kolo a F2 délka hřídele.
Příklad:
Tomáš jel na kole a působil silou 500 N na pedál o délce 25 cm. Poloměr kola byl 10 cm. Jak velkou silou byl napínán řetěz?
d1 = 25 cm
F1 = 500 N
d2 = 10 cm
F2 = ?
Řetěz kola byl napínán silou 1250 N.
Protože jde o poměr, tak při výpočtech ani nemusíme provádět na metry, pokud jsou obě veličiny ve stejných jednotkách, např. v centimetrech.
