単純機械（基本的な機械装置）：6種類・仕組み・歴史・複合機械

仕組み

単純機械は、機械的有利さをもたらすことで働く。すなわち、力が作用する距離を長くしたり、力をより扱いやすい方向へ向け直したりすることで、作業に必要な入力力を小さくする。理想的な単純機械では摩擦などの損失を無視するが、実際の装置では摩擦、変形、摩耗のため、効率は100％未満となる。その働きの基礎にある保存量はエネルギーである。より小さな入力力をより長い距離にわたって作用させれば、より大きな力をより短い距離にわたって作用させる場合と同じ仕事を行える。

古典的な6種類の単純機械

• てこ — 支点を中心に回転して荷重を動かす剛性のある棒。てこは力の作用点を変え、腕の長さに応じて力または距離を増大させることができる。（歴史的にはてこや棒との関係でも論じられ、変種を説明する際にロープまたは棒という語を用いる記述もある。）
• 輪軸 — 大きな車輪に小さな軸を取り付け、一方を回すと他方も回転するようにしたもの。この配置は加える力の方向を変え、回転力を増幅して荷重をより容易に動かせる。車輪の原理については車輪を参照。
• 滑車 — 溝のある車輪にロープまたはベルトを掛けたもので、力を加える位置を変える。複数の滑車による系では機械的有利さを増し、方向も変えられる。実用的な例については滑車を参照。
• 斜面 — 傾けた平らな面であり、斜面に沿って押したり引いたりすることで物体を持ち上げられる。面に沿った移動距離を増やす代わりに、物体を上げるのに必要な入力力を減らす。斜面を参照。
• くさび — 三角形の工具であり、鈍い端に加えた力を、その傾斜面に垂直な力へ変換する。物体を割る、切る、固定するために用いられ、一般的な例には斧やナイフがある。概念についてはくさびを参照。
• ねじ — 円柱の周囲に斜面を巻き付けたもの。ねじを回すと回転運動が直線運動に変換され、回転力は大きな軸方向の力に変換されるため、締結や持ち上げに有用である。

歴史と発展

単純な機械原理を具現する道具の使用は、初期のヒト科までさかのぼる。最初期の道具製作者でさえ、作業を簡略化するてこ、くさびなどの装置を用いており、この連続性はホモ・ハビリスと後の集団に関連付けられることがある。動物もまた、行動や解剖学的構造において単純機械の考え方を利用している。たとえば鳥のくちばしはてことして機能する。動物における例を参照。単純機械を古典的に6種へ分類する考え方は、これらの区分を体系化して機械的効果を説明したルネサンス期の著者により、ヨーロッパの技術文献で広く記述されるようになった。現代の工学でもこれらの分類は維持され、機械的有利さや効率といった正式な解析・指標によって精緻化されている（ルネサンス期の記述）。

用途、例、複合機械

単純機械は、無数の日用品やより大きな装置に見られる。はさみはてことくさびを組み合わせたものであり、自転車は車輪、軸、てこを用いる。クレーンやエレベーターは、滑車、てこ、ねじから成る複合的なシステムである。単純機械を理解することは、複雑な機械がどのように力と運動を増幅するか、また摩擦損失を減らす保守や潤滑が実際の性能をなぜ改善するのかを説明する助けとなる。

重要な事実と区別

重要な区別には、理想機械と実在する機械の違いがある。理想機械は摩擦および材料の変形を考慮しない。また、機械的有利さと仕事の関係も重要である。機械的有利さを大きくしてもエネルギーが生み出されるわけではなく、必要な努力を距離にわたって配分し直すだけである。単純機械の学習は、力学、設計、および強度、速度、効率のために道具を最適化する際に技術者が扱うトレードオフについて、基礎的な洞察を与える。

個々の機構や歴史的な扱いについては、前述の関連項目を参照。方向、大きさ、および本項でリンクした古典的概念（機械、機械設備、ルネサンス期の記述、てこ、ロープ、棒、車輪、滑車、斜面、くさび、ホモ・ハビリス、動物）。