Согласно определению, в машине передаются и изменяются как силы, так и движения. Способ, с помощью которого части машины соединяются и направляются для получения требуемого выходного движения от заданного входного движения, называется механизмом машины. Поршень, шатун и коленчатый вал в поршневом двигателе представляют собой механизм для преобразования прямолинейного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала.
Хотя в работе машин участвуют как силы, так и движения, основной функцией машины может быть либо усиление силы, либо изменение движения. Рычаг — это, по сути, усилитель силы, а коробка передач чаще всего используется как редуктор скорости. Движения и силы в машине неразделимы, однако они всегда находятся в обратном соотношении. Выходная сила на рычаге больше входной, но выходное движение меньше входного. Аналогично, выходная скорость зубчатого редуктора меньше входной, но выходной крутящий момент больше входного. В первом случае увеличение силы сопровождается потерей движения, а во втором — потеря движения сопровождается увеличением крутящего момента.
Хотя можно определить основную функцию некоторых машин, было бы трудно отнести все машины либо к модификаторам силы, либо к модификаторам движения; некоторые машины относятся к обеим категориям. Однако все машины должны выполнять функцию изменения движения, поскольку если части механического устройства не двигаются, то это конструкция, а не машина.
В то время как все машины имеют механизм и, следовательно, выполняют функцию изменения движения, некоторые машины не имеют запланированной цели изменения силы; силы, которые существуют, вызваны трением и инерцией движущихся масс и не проявляются как
полезные усилия на выходе. В эту группу входят измерительные приборы и часы.
В механике «работа» — это то, что совершают силы при движении в направлении, в котором они действуют, и она равна произведению средней силы и пройденного расстояния. Если человек несет груз по горизонтальной траектории, он не совершает никакой работы в соответствии с этим определением, поскольку сила и движение находятся под прямым углом друг к другу; то есть сила действует вертикально, а движение — горизонтально. Если же он несет груз вверх по лестнице, то совершает работу, поскольку движется в том же направлении, в котором прикладывает силу. Математически, если F равно силе (в ньютонах), а S равно расстоянию (в футах или метрах), то работа равна приложенной силе F, умноженной на расстояние, на которое эта сила перемещает S, или WORK = F × S.
