Wie funktionieren Maschinen?

Eine Maschine ist jedes Gerät, das mechanische Energie oder Kraft in nützliche Arbeit umwandelt. Die einfachsten Maschinen leiten eine aufgebrachte Kraft um oder wandeln kinetische Energie in potentielle Energie um. Kompliziertere Maschinen werden mit Strom oder Kraftstoff betrieben und verwenden bewegliche Teile und elektronische Schaltungen, um komplexe Aufgaben zu erledigen.

Die Komplexität der Maschinen reicht von einfach bis unglaublich komplex. Schräge Hobel, Keile, Hebel und Schrauben sind Beispiele für Grundmaschinen. Sie bestehen aus einem Stück und ermöglichen es dem Benutzer, eine aufgebrachte Kraft sinnvoll zu übertragen oder zu verstärken. Im Falle einer Schraube ermöglicht die auf die Schraube ausgeübte Verdrehkraft dem Benutzer, einen festen Stoff in einen anderen zu treiben. Eine schiefe Ebene hingegen überträgt die kinetische Energie, die verwendet wird, um ein Objekt bergauf zu rollen, in potentielle Energie.

Verbrennungsmotoren nutzen die Kraft einer kontrollierten chemischen Explosion, um bestimmte mechanische Teile auf vorgeschriebene Weise zu bewegen. Bei den meisten Motoren zwingt die Kraft der Kraftstoffverbrennung einen Kolben dazu, sich in einer Kammer auf und ab zu bewegen. Der Kolben ist mit einer Reihe anderer Teile verbunden, die diese Bewegung in das Drehen einer Achse oder eines Zahnrads übertragen. Elektrische Maschinen verwenden Komponenten wie Widerstände und Dioden, um Elektrizität auf bestimmte Weise durch Schaltkreise zu leiten. Der Strom wird dann von anderen Komponenten in Schall, Licht oder andere nützliche elektromagnetische Signale umgewandelt.