פיזיקה-חוק המנוף

המנוף הוא אחת מן המכונות הפשוטות הקלאסיות, המנוף מקטין את הכוח הנדרש לביצוע עבודה על חשבון הארכת ההעתק (ה”דרך”) שהכוח פועל לאורכו – שהוא עיקרון היתרון המכני. במכניקה, מנוף היא הרחבה של גוף קשיח למקרה פרטי מאד של מערכת המורכבת משני גופים, ומבנה התומך בהם. מניחים ששני הגופים ינועו לאורך שני קטעים מקבילים. אורכו של המבנה התומך מקל על הפעלת כוח על גוף אחד, באמצעות הגדלת המומנט של הגוף השני. בשימושים מעשיים, ההתייחסות למנוף היא רק אל המבנה התומך, לא לכל המערכת. וזה בגלל שאחד משני הגופים הוא המטען המועיל במערכת, והוא משתנה בכל שימוש. והגוף השני מובלע במנוף, כי הוא משמש לצרכים פנימיים שלו.

הראשון שחקר באופן יסודי את תורת המנופים ומכונות פשוטות היה כנראה הפילוסוף והמדען היווני ארכימדס. ארכימדס הגדיר את המושג מומנט כוח, שעומד בבסיסם של מנופים פשוטים. מומנט הוא הכוח הגורם לסיבוב והוא שווה למכפלת הכוח המופעל במרחק שלו מציר הסיבוב (נקודת הסמך). כך למשל, כאשר שני ילדים שמשקלם זהה יושבים על נדנדה במרחקים שונים מנקודת הסמך שלה, הנדנדה תיטה לכיוון הילד היושב רחוק יותר מהציר, כיוון שהוא מפעיל מומנט גדול יותר. לחישוב זה, של מרכז מסה, שימושים רבים בחיי היומיום, לדוגמה, בעת שימוש באת חפירה קל יותר להפעיל כוח על חלקו של האת המרוחק מהאדמה

האנרגיה שיש להשקיע כשמסתייעים במנוף זהה לעבודה בלעדיו, אך לעיתים קל יותר להפעיל כוח קטן יותר לאורך מרחק גדול יותר. מתוך דמיון משולשים ניתן לראות כי המרחק גדל בדיוק במידה שהכוח קטן, לכן העבודה (מכפלת הכוח במרחק) נשארת קבועה. עקרון חלוקת הכוח ניתן ליישום גם בסוגים נוספים של מנופים, כגון מנופים המבוססים על גלגלת, על ברגים ועל גלגלי שיניים, כמו שנעשה בתיבות הילוכים. עיקרון זה כנראה עומד מאחורי הציטוט המפורסם ביותר של ארכימדס: “תנו לי נקודת משען ואוכל להזיז את העולם”. משמעות

האמרה היא שבהינתן מוט קשיח וארוך מספיק ניתן להזיז את כדור הארץ כולו גם בהפעלת כוח קטן מאוד, כל עוד מתרחקים מספיק מנקודת הסמך.