⚙️ Les machines simples : moins de force

Un tout petit Pengu peut-il soulever un énorme rocher ? Avec le bon outil, oui ! Aujourd’hui, on découvre les machines simples, qui nous facilitent le travail.

Nous avons cinq aides : le levier, la poulie, le plan incliné, le treuil et la vis. Les machines simples changent la valeur ou la direction de la force.

D’abord le levier. Il suffit d’une planche et d’un point d’appui. À un bout de la planche, il y a la charge ; sur l’autre bout, on applique la force. La partie entre l’appui et la charge, c’est le bras de la charge. La partie entre l’appui et la force, c’est le bras de la force.

Même charge, même planche. À gauche, l’appui est loin de la charge, le bras de la force est court : il faut beaucoup de force. À droite, l’appui est près de la charge, le bras de la force est long : très peu de force suffit. Plus le bras de la force est long, moins il faut de force.

Les leviers sont partout ! Dans l’ouvre-bouteille et dans la brouette, la charge est au milieu. Dans les ciseaux, c’est l’appui qui est au milieu. Et la poignée d’une porte est loin des charnières pour la même raison : les charnières sont le point d’appui.

Maintenant, la poulie. La poulie fixe est attachée quelque part et ne bouge pas. On tire la corde vers le bas, et la charge monte. La poulie fixe ne fait que changer la direction de la force. La force ne diminue pas.

La poulie mobile monte avec la charge. Un bout de la corde est attaché au plafond. Comme deux cordes portent la charge, la force est divisée par deux. Mais quand la charge monte de 40 centimètres, il faut tirer la corde de 80 centimètres.

Le plan incliné, c’est une rampe. Au lieu de soulever la charge à la verticale, on la monte sur la rampe : le trajet est plus long, mais la force est plus petite. Plus la rampe est longue, moins il faut de force.

Dans le treuil, la manivelle fait un cercle plus grand que le petit cylindre où s’enroule la corde. Tourner la manivelle demande moins de force. La vis, elle, est un plan incliné enroulé autour d’un cylindre.

Toutes les machines simples font le même échange : si la force diminue, le trajet augmente. Ce qu’on gagne en force, on le paie en trajet. Alors les machines simples rendent le travail plus facile, mais on ne gagne pas de travail.

Pour résumer : avec un levier, plus le bras de la force est long, moins il faut de force. La poulie fixe change la direction, la poulie mobile divise la force par deux. Avec un plan incliné, le trajet est plus long et la force plus petite. Aucune ne fait gagner de travail. À toi de jouer dans Machines et énergie !