機械：種類、エネルギー変換、歴史と用途

種類と主な特徴

機械はしばしば単純機械と複合機械に分類される。単純機械は力の大きさまたは方向を変えるもので、てこ、滑車、輪軸、斜面、くさび、ねじがこれに含まれる。複合機械は、てこ、歯車、カム、リンク機構など多数の部品を組み合わせ、複雑な運動を行う機構を構成する。一部の機械には可動部品がある一方、多くの電子システムのように、巨視的な運動なしに機能を実現するものもある。

エネルギーと機械的有利さ

多くの機械の基本的な機能は、ある形態のエネルギーを別の形態へ変換することである。例えば、エンジンでは化学エネルギーを運動へ、ランプでは電気エネルギーを光へ、コンピュータでは電気信号を情報処理へ変換する。機械的有利さという概念は、機械が入力された力を増大させ、より大きな出力の力を得る仕組みを表す。必要に応じて、力と距離または速度との間で交換を行う。

歴史と発展

人類は先史時代から、てこや傾斜路のような単純な装置をはじめとして機械を用いてきた。数世紀にわたり、歯車、水車、風車の発展によって利用可能な動力は増大した。産業革命では蒸気機関が導入され、その後に内燃機関と電動機が登場し、大量生産を可能にした。20世紀から21世紀にかけて、電子技術とソフトウェアは多くの機械をプログラム可能なシステムへと変化させた。

用途と例

• 日常的な機械の例：自転車、時計、手工具。
• 電子・情報機械：コンピュータ、電話、制御システム。
• 産業用機械：動力を変換・伝達するポンプ、タービン、製造ライン。

区別と注目すべき事項

人々が「機械」と呼ぶ装置のすべてに可動部品があるわけではない。現代の装置は、信号処理のためにソリッドステート部品へ依存することが多い。機械は単純な機構である場合も、センサー、アクチュエータ、ソフトウェアを含む複雑な組立体である場合もある。その設計では、効率、信頼性、費用の均衡が図られる。機械は労働慣行や経済システムも変化させ、エネルギー使用や環境への影響に関する考慮を生じさせる。

道具と発明に関する一般的な背景および追加情報については、機械的有利さ、歴史的概説（歴史）、エネルギー変換に関する資料（エネルギー変換）を参照。

追加の参考資料：道具の概念、発明の概要、自転車の力学、時計製作、コンピュータ、電話通信、初期の技術、エネルギーと機械。