Die Mechanik ist der älteste Zweig der Physik. Schon im Altertum, Jahrhunderte vor unserer Zeitrechnung befassten sich griechische Wissenschaftler mit ihr. Der bedeutendste von ihnen – Archimedes (287-212 v.Chr.) ein antiker griechischer Mathematiker, Physiker und Ingenieur – erkannte 240 v.Chr. was dem Prinzip der Hebelwirkung zugrunde liegt: doppelter Weg gleich halbe Kraft.

„Gebt mir einen festen Punkt zum stehen“, soll er gesagt haben, „und ich hebe die Welt aus den Angeln!“. Der Hebel, die schiefe Ebene, der Keil, die Schraube, das Rad mit Achse und die Rolle sind einfache Maschinen. Überhaupt nennt man Vorrichtungen die Kräfte übertragen und dabei deren Größe und oder deren Richtung ändern können – Maschinen.

Das Wort Maschine stammt aus dem griechisch-lateinischen und bedeutet nichts anderes als Hilfsmittel oder Werkzeug. Bemerkenswerte Maschinen soll bereits Archimedes konstruiert haben, so wird berichtet er habe eine Maschine gebaut – welche mit geringstem Kraftaufwand – gewaltige Lasten heben konnte. Wir kennen sie heute als Flaschenzug. Alle Maschinen sei es die Schraube, der Keil oder das Rad sind Werkzeuge. An jeder Maschine und wenn sie noch so kompliziert ist, kann man die Wirkungsweise der einfachen Maschinen erkennen.

Energie als Grundlage der Kraft

Auch die kleinste und einfachste Maschine braucht eine Energiequelle um arbeiten zu können. Beim Keil oder beim einfachen Hebel, kommt die Energie durch menschliche Muskelanstrengung zustande. Alte Kornmühlen nutzen als Antrieb Wind und Wasser, sie waren die ersten sogenannten Kraftmaschinen. Mit der Erfindung der Dampfmaschine kam eine neue Kraft ins Spiel. Erstmals wurde nun die Wärmeenergie, die bei der Verbrennung entsteht, in Bewegungsenergie umgewandelt. Heute gibt es zahlreiche Kraftmaschinen beziehungsweise Motoren in Autos, Flugzeugen und Schiffen. Sie alle wandeln Energieformen – die in der Natur vorhanden sind – in mechanische Energie um, welche die Maschinen antreibt und Arbeit für uns leistet.

Aber selbst die perfekteste Maschine, kann die ihr zugeführte Energie nur teilweise in Arbeit umwandeln. Ein großer Teil der Energie geht durch Reibung und Wärmeerzeugung verloren. Auch deshalb wird ein Perpetuum Mobile – eine Maschine die ohne Energiezufuhr von außen ewig weiter läuft – nie funktionieren. Allerdings ist Reibung mitunter durchaus erwünscht, zum Beispiel beim Bremsen eines Fahrzeuges. Und ohne Reibung des Reifens auf dem Asphalt, könnten sich Fahrzeuge mit Rädern überhaupt nicht fortbewegen.

Bemerkenswertes – der Bau der Pyramiden

Beim Bau der großen Pyramiden vor über 4000 Jahren, bedienten sich die Ägypter zweier einfacher Maschinen. Auf einer schrägen Rampe aus Erde – einer schiefen Ebene also – zogen Arbeiter die fast drei Tonnen schweren Kalksteinblöcke, auf hölzernen Walzen – also auf Rollen – an ihren Platz im Bauwerk. Eine mehr als beeindruckende Leistung mit einfachsten Maschinen.