На вороте или на шпиле можно, значит,
небольшою силою привести в движение значительный груз. Но скорость этого
движения в таких случаях бывает невелика, – меньше, чем скорость, с
какою движется приложенная к вороту сила.
Рассмотрим последний пример со шпилем: при одном полном обороте конец шеста, где приложена сила, описывает путь длиною
2 × 3,14 × 350 = 2200 см.
Тем временем вал сделает также один оборот, намотав на себя кусок веревки, длиною
2 × 3,14 × 21 = 130 см.
Следовательно,
груз подтянется всего на 130 см. Сила прошла 2 200 см, а груз за то же
время – только 130 см, т. е. почти в 17 раз меньше. Если сравните
величину груза (500 кг) с величиною усилия, прилагаемого к шпилю
(30 кг), то убедитесь, что между ними существует такое же отношение:
500: 30 = около 17.
Вы
видите, что путь груза во столько же раз меньше пути силы, во сколько
раз эта сила меньше груза. Другими словами: во сколько раз выигрывается в
силе, во столько же раз теряется в скорости. Рис. 17. Объяснение золотого правила механики
Это
правило применимо не только к вороту или шпилю, но и к рычагу, и ко
всякой вообще машине (его издавна называют «золотым правилом механики»).
Рассмотрим, например, рычаг, о котором
говорилось на с. 51. Здесь выигрывается в силе в 3 раза, но зато, пока
длинное плечо рычага (см. рис. 17) описывает своим концом большую дугу MN, конец короткого плеча описывает втрое меньшую дугу ОР.
Следовательно, и в этом случае путь, проходимый грузом, меньше пути,
проходимого в то же время силою, в 3 раза – во столько же раз, во
сколько эта сила меньше груза.
Теперь вам станет понятно, почему в
некоторых случаях выгодно пользоваться рычагами наоборот: действуя
большою силой на короткое плечо, чтобы двигать маленький груз на конце
длинного плеча. Какая выгода так поступать? Ведь мы теряем здесь в силе!
Конечно, зато во столько же раз выигрываем в скорости. И когда нам
необходима большая скорость, мы приобретаем ее этой ценой. Такие рычаги
представляют кости наших рук (рис. 18): в них мускул прикреплен к
короткому плечу рычага 2-го рода и приводит в быстрое движение кисть
руки. Рис. 18. Наша рука – рычаг. Какого рода?
В
данном случае потеря силы вознаграждается выигрышем скорости. Мы были бы
крайне медлительными существами, если бы кости нашего скелета были
устроены как рычаги, выигрывающие в силе и, значит, теряющие в скорости. | 
