MACHINES SIMPLES:
poulies, levier, coin, plan incliné, vis ...

La bicyclette comporte un plateau de vitesse qui permet d'aller plus ou moins vite.  Les pédales sont connectées à la roue arrière à travers un train d'engrenages.  Les engrenages font partie des machines simples.  Quand on choisit une vitesse courte, la chaîne se positionne sur un petit engrenage (sous nos pieds) qui fait tourner plus lentement la roue motrice (arrière).  La force exercée par notre pied est décuplée mais en contre partie, on avance plus lentement.  On choisit cette vitesse pour monter les côtes.  Quand on choisit une vitesse longue, la chaîne se positionne sur un grand engrenage qui fait tourner la roue motrice plus vite.  En contrepartie, l'effort à fournir est plus important.  Lorsqu'on utilise des machines il y a toujours un compromis à faire.  Dans le cas du vélo, pour décupler une force il faut l'exercer sur une plus grande distance.  Il en va de même pour les leviers et les poulies.

autre dossier

introduction

Les machines simples permettent de simplifier le travail des hommes en multipliant l'effort (modification de l'intensité de l'effort) ou en modifiant  la direction de l'effort. Mais il y a une contrepartie.  L'effort doit être exercé sur une plus grande distance.

poulie

Une poulie simple ne multiplie pas l'effort exercé Elle modifie la direction de l'effort: l'effort a une direction descendante et la charge a une direction ascendante.  Cela permet d'utiliser la pesanteur pour lever une charge.  source: www.howstuffworks.com

Une poulie double permet de réduire de moitié l'intensité de la force exercée pour soulever une charge.  Il faut alors tirer une longueur de corde deux fois plus importante.  Pour soulever un poids de 10N il suffit d'exercer sur la corde une force de 5N.  Une poulie multiple ou palan multiplie la force exercée par le nombre de poulies utilisées.
 

levier

Un levier exerce une force par rotation autour d'un point d'appui.  Une force appliquée à une plus grande distance du point d'appui permet de soulever une charge plus importante. Sur le schéma ci-contre l'effort est symbolisé par le vecteur F la charge est symbolisée par le vecteur 2F.  L'effort est multiplié par 2 car la distance entre le pivot et l'effort est égale à deux fois la distance entre la charge et le pivot.  Il existe 3 types de levier.
 

Levier du 1er type : Le pivot est situé entre la charge et l'effort (balance à fléau, levier, pince, pied de biche)

Levier du 2 e type:  L'axe du pivot est situé à une extrémité de la barre, l'effort à l'autre extrémité.  La charge se situe entre les deux.

Levier du 3 e type:  L'axe du pivot se situe à l'une des extrémités de la barre.  L'effort est entre le pivot et la charge.  Un gros effort sur un petit déplacement entraîne un mouvement important de la charge.
 
 
 

vis

La force exercée par une vis s'enfonçant dans un matériau est supérieure à la force exercée pour la faire tourner.

Arbre et Roue -

A une force exercée sur la roue correspond une force d'intensité plus importante produite par l'axe.  La contre partie est que l'effort est exercée sur une plus grande distance.  Le treuil par exemple amplifie la force exercée sur la manivelle.  Autre exemple: un moulin à vent ou à haut.  La roue entraîne un arbre qui transmet l'effort multiplié à une meule (par exemple).
 

Plan incliné

Le plan incliné réduit l'intensité nécessaire au déplacement vertical d'un objet.  Il est plus facile de tracter une voiture le long d'un plan incliné que de la soulever verticalement.  La distance parcourue par la voiture est plus grande mais l'intensité de l'effort est moindre.  Les égyptiens utilisaient le plan incliné pour monter des blocs sur les pyramides.
 
 
 

engrenages

Assemblages d'arbres et de roues dentées, les engrenages sont capables de modifier l'intensité d'une force et d'agir sur la vitesse et la direction d'un mouvement. Exemple: plateaux et chaîne d'un vélo.
 
 
 
 
 

Principe des machines hydrauliques (machines de travaux publiques).  La pression est transmise du premier piston au deuxième mais l'effort est multipliée par 16 car la surface du piston est multipliée par 16 (rayon multiplié par 4).
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

LIENS:

Une page sur les machines simples sur le du musée des sciences du Canada. Des explications très complètes.

Des illustrations animees pour comprendre les leviers.
 
 Pour en savoir plus ; wikipedia