На протяжении нескольких тысячелетий человек использует простые механизмы, такие как рычаг, блок, ворот, винт, наклонная плоскость. Благодаря данным простым механизмам было сформулировано "золоте правило" механики, установленное на опыте еще Архимедом.
Суть золотого правила заключается в том , что при использовании простых механизмов мы выигрываем в силе, но проигрываем в пройденном пути.
Разберем на примере изображенном ниже.
Поднимая тележку по наклонной плоскости (рис. а), при условии, что силой трения можно пренебречь, нам нужно прикладывать меньшую силу, чем при вертикальном подъеме груза (рис. б). Однако путь при этом становится длиннее. Опыт показывает, что если трение мало, то при подъеме груза вдоль наклонной плоскости на высоту h надо прикладывать силу F, которая во столько же раз меньше веса груза Р, во сколько раз высота наклонной плоскости I меньше ее длины: F/P=h/l
Подобно явление мы можем наблюдать и на примере подвижного блока. При равномерном подъеме подвижного блока, он движется равномерно, а следовательно все силы приложенные к нему равны нулю.
На рисунке мы видим подвижный блок, массой которого и трения в нем можно пренебречь. Мы можем считать, что к нему приложены 3 силы. Вес груза Р, направленный вниз, и две одинаковые силы натяжения троса F, направленные вверх. Поскольку равнодействующая этих сил равна нулю, то Р = 2F, значит вес груза в 2 раза больше силы натяжения троса. Но сила натяжения троса — это как раз и есть сила, которую прикладывают, поднимая груз с помощью подвижного блока. Таким образом, мы доказали, что подвижный блок дает выигрыш в силе в 2 раза.
Золотое правило механики гласит: не один механизм не дает выигрыша в работе. Во сколько раз мы выигрываем в силе во столько же раз мы проигрываем в расстоянии.
Но не стоит забывать, что оно справедливо только при условии, что трением, а также массой механизма можно пренебречь.