Лебёдка и велосипед

Главное в лебедке — сила, которую она может обеспечить, в велосипеде — скорость. Именно с этим и связано различие лебедки и велосипеда.

Действительно, если колесо, к которому прикладывается усилие, совершает полный оборот, это приводит к вытягиванию троса или цепи на величину длины окружности зубчатого колеса. Поэтому если колесо маленькое (как у лебедки), длина троса уменьшится на малую величину, что обеспечивает малую скорость вытягивания троса. При большом диаметре зубчатого колеса (как у велосипеда), цепь прокручивается на большую величину, обеспечивая большую скорость вращения ведомого колеса (особенно при условии малого размера шестеренки на ведомом колесе). Поэтому скорости вытягивания троса или цепи пропорциональны радиусам зубчатых колес.

Однако усилия, которые необходимо затратить для вращения зубчатых колес обратно пропорциональны радиусам. Действительно, момент внешней силы, которую необходимо приложить к колесу для его вращения, равен моменту сил сопротивления, а последний пропорционален плечу, т.е. радиусу колеса.

Поэтому, используя малое колесо, мы выигрываем в силе, но проигрываем в скорости. И наоборот. Используя большое колесо, мы выигрываем в скорости, но проигрываем в силе.