Простейший механизм — механическое устройство, изменяющее направление или величину силы.[2] В общем, их можно определить как простейшие инструменты, которые используют механический выигрыш (также называемый рычагом) для увеличения силы.[3] Обычно этот термин относится к шести классическим простейшим механизмам, которые были найдены учеными эпохи Возрождения:[4][5][6]
Простейший механизм использует одну приложенную силу для работы против одной силы нагрузки. Без учета потерь на трение работа, выполняемая над грузом, равна работе, выполняемой приложенной силой. Механизм может увеличивать выходную силу за счет пропорционального уменьшения расстояния, на которое перемещается груз. Отношение выходной силы к приложенной силе называется механическим выигрышем.
Простейшие механизмы могут применяться для получения выигрыша в скорости перемещения. В этих случаях перемещаемая часть связана с длинным концом рычага (например, поршень паровой машины паровоза через шатун передаёт большое усилие на короткое плечо кривошипа, а обод колеса в результате приобретает большую скорость), свободным концом талей и т.д. и для привода механизма в действие требуется применять силу, в соответствующее число раз большую, чем сила противодействия.[7]
Простейшие механизмы можно рассматривать как элементарные «строительные блоки», из которых состоят все более сложные машины (иногда называемые «составными механизмами»[8][9]).[3][10] Например, колеса, рычаги и блоки используются в механизме велосипеда.[11][12] Механические выигрыш составного механизма — это просто произведение механических выигрышей простейших механизмов, из которых он состоит.
Хотя они по-прежнему имеют большое значение в механике и прикладной науке, современная механика вышла за рамки представления о простейших механизмов как о минимальных строительных блоках, из которых состоят все машины, которые возникли в эпоху Возрождения как неоклассическое расширение древнегреческих текстов. Эти шесть категорий неадекватно описывают огромное разнообразие и изощренность современных механических соединений, возникших во время промышленной революции. Различные авторы пост-ренессанса составили расширенные списки «простейших механизмов», часто используя такие термины, как базовые машины,[11] составные машины[8] или элементы машин, чтобы отличить их от классических простейших механизмов, описанных выше. К концу 1800-х годов Франц Рёло[13] идентифицировал сотни элементов машин, назвав их простыми машинами.[14] Современная теория машин анализирует машины как кинематические цепи, состоящие из элементарных связей, называемых кинематическими парами.