גלגל

גלגל (נקרא גם אופן) הוא מכשיר מכני בצורת גליל או טורוס, אשר פעולתו הבסיסית ביותר היא המרת תנועה סיבובית (לרוב סביב ציר קבוע) לתנועה בקו ישר. גלגל עם ציר הוא אחד משש המכונות הפשוטות המוכרות עוד מן העת העתיקה של אירואפרסיה. אופן מתייחס באופן פרטני יותר לגלגל המשמש אמצעי תחבורה.
גלגלים אינם קיימים בטבע, והגלגל נחשב לאחת ההמצאות העתיקות החשובות ביותר. כיום הגלגל עם ציר הוא הבסיס לתחבורה ולרוב המכונות שנמצאות בשימוש.

המצאת הגלגל

המצאת הגלגל מיוחסת לתרבות קדומה אשר התקיימה בדרום מסופוטמיה בתקופת עובייד באלף החמישי לפנה"ס. היא גם נחשבת להמצאה פשוטה לכאורה, אך גאוניותה בפשטותה, שכן התנופה שנתנה המצאת הגלגל הייתה משמעותית ביותר מבחינה טכנולוגית והיוותה מפנה גם מבחינה היסטורית.
עד שהומצא הגלגל גררו משאות על משטחים כשלצורך זה היו מגייסים מספר רב של אנשים, כדי להזיז מטען בסדר גודל של עשרות קילוגרמים. לאחר המצאת הגלגל די היה באיש או בעל-חיים רתום אחד שיעשה את אותה עבודה.
נראה שבשלב ראשון גילו בני-האדם שלצורך העברת חפצים כבדים ממקומם ניתן לשאת אותם או לגרור אותם על הקרקע. בשלב מאוחר, המגלשת נכנסה לשימוש אשר הלך וגבר. על מנת להקל עוד את המלאכה, בזמנים ומקומות בהם לא נערם שלג על הרצפה ואפשר שימוש במזחלות, אפשר היה להיעזר בבולי עץ בעלי צורה מעוגלת. ומכאן הדרך לשים את בולי העץ מתחת למשאות לא הייתה ארוכה, וכך הבחינו שבעצם אפשר לחתוך את בולי העץ לחתיכה דקה וכך נוצר הגלגל הראשון].

מכניקה

גלגל ללא ציר הוא שימוש מוקדם ופשוט בגלגל, שבעזרתו ניתן לקדם משאות כבדים ללא הפסד עבודה בגין החיכוך של המשא עם האדמה. חיסרון בולט של השימוש הפשוט הוא שהמשא מתקדם במהירות כפולה מזו של הגלגל ולכן את הגלגלים צריך לקדם בנפרד כל משך התנועה.
גלגל המחובר לציר הוא המכונה אליה מתייחסים בדרך כלל. כיוון שהתנועות החזקות ביותר בטבע (כמו הפעלה של שרירים, תנועה של בהמת משא, מים זורמים) הן קוויות ואופקיות, השילוב של גלגל עם ציר איפשר בעת העתיקה לשנות את כיוון התנועות לכיוון אחר מבוקש (על ידי הטיה של גלגל אנכית בגלגל-טחנה אשר ממונע על ידי סוס, למשל). האנרגיה של הכוח הקווי המושקע נשמרת בזכות התנועה הסיבובית של הגלגל, במקום שחלקה הגדול יאבד בגלל חיכוך המכונה עם המשטח.
גלגל יכול לשמש כדי להמיר כוחות גדולים לקטנים המופעלים על ידי חיכוך עם חגורות או גלגלים אחרים. השילוב של הגלגל עם יתדות הביאה להמצאת גלגלי השיניים, שהכרחיים להרבה מכונות בתעשייה. וריאציות אחרות של גלגלים הן המצאת הגלגלת והעגורן.

חישוק

חישוק הוא חלקו החיצוני, הטבעתי, של הגלגל. בגלגל חישור, צידו הפנימי של החישוק מחובר במוטות למרכז הגלגל. בגלגלי עץ נוספת על החישוק מבחוץ מעטפת של עור או ברזל אשר מצמידה יחדיו את חלקי הגלגל כדי שלא יתפרק. ברוב הגלגלים המודרניים עוטף צמיג את החישוק מבחוץ.

מרכז הגלגל

מרכז הגלגל מחובר לחישורי הגלגל. לרוב הוא מכיל מסב המאפשר לו לתמוך בסרן, או לחלופין מקובע לסרן והמסב תומך בנקודה הנשענת על הסרן.

חישור

חישור הוא מוט (מעץ, מתיל מתכת וכדומה) רדיאלי המחבר את מרכז הגלגל אל הקפו (החישוק). החישורים לרוב מאונכים למרכז הגלגל, בחלק מהגלגלים המודרניים הם משיקים לו.
גלגלי דיסקה, גלגלים יצוקים ואחרים, עשויים מקשה אחת או יותר, אינם עושים שימוש בחישורים. היתרון העיקרי בחישורים הוא משקל נמוך לגלגל, אך גם גמישות ובלימת זעזועים. חסרונם בכך שהם פחות עמידים בעומס.

גלגלים בכלי תחבורה מודרניים

עם היותו מקטין מומנט סיבובי, מפחית חיכוך והקטנת הכוח הדרוש להזזת עצמים, הגלגל הפך לגורם חשוב ביותר בתחבורה. בכלי רכב עם יותר מגלגל אחד (כמו אופנוע, מכונית, אוטובוס משאית או רכבת), הגלגל אינו בא במגע עם המשטח באופן ישיר, אלא מהווה נקודת עיגון לצמיג גמיש, אשר בדרך כלל ממולא באוויר דחוס. לכלי רכב הנעים על פסים המקרה שונה. פיתוח של גלגלים המאפשרים להם לנוע בפני קרקע קשים למעבר הוא מסילות זחל המורכבות על הגלגלים, ואשר אותם אפשר למצוא עם טרקטורים מסוימים וכלי צבא משוריינים (טנקים למשל). כלי רכב יבשתיים הנעים ללא גלגלים הם רחפת, מסילת-פס (מונורייל) אלקטרו-מגנטית, וכלי הרכב המיועדים לתנועה על שלג, דוגמת מזחלת, סנובורד וסקי.