Les poulies

Une phrase associée à la légende d'Archimède est le fameux : "Donnez moi un leviez et je souleverai le monde". Ce grand savant est donc aussi l’inventeur des systèmes à poulies. Son ambition était en effet de déplacer de grandes masses à l'aide de petites.

Histoire : Un des récits de Plutarque nous explique la présence de nombreuses machines de guerre à Syracuse. Le  Roi Hiéron aurait engageait Archimède pour diffuser sa science auprès du peuple.

Il nous apprend que c'est en fait Archimède qui avait pris l'initiative d'écrire au Roi, son parent et ami. Dans sa lettre, il affirmait : « s'il y avait une autre terre où se tenir, je pourrai soulever celle-ci ». L'affirmation supposait qu'une force donnée puisse bouger n'importe quel poids, si grand qu'il soit, ce qui était une façon quelque peu hyperbolique de contredire certaines affirmations bien connues de la Physique d'Aristote, en particulier qu'en dessous d'un certain seuil, une puissance mécanique n'a pas d'effet. Émerveillé, le Roi aurait demandé à Archimède de faire une démonstration pratique de son principe. Et Plutarque d'enchaîner avec un autre épisode célèbre de la légende archimédienne : celui du halage d’un navire (remorquer un bateau en le tirant depuis le rivage). Dans cette version, un très grand navire fut tiré à terre par une main d’œuvre très nombreuse. Le bateau fut chargé d'hommes et de sa cargaison, mais Archimède, grâce à un palan (système à plusieurs poulies) destiné à démultiplier les forces, assis et d'un geste tranquille de la main, put sans effort tirer le navire vers lui en le faisant glisser sans à-coups ! Un tel succès stupéfia Hiéron qui engagea Archimède pour construire des machines de guerre.

Schéma :

  

F = F1 + F2

 Cette simple poulie permet de diviser par deux l'effort à effectuer pour tirer l'objet, il faut cependant tirer deux fois plus de corde que la distance du déplacement souhaité et il faut trouver un bon point d'ancrage. En rajoutant des poulies on continue à diviser l'action à exercer.

 
Fonctionnement d'une poulie

Une poulie est une pièce en forme de roue et servant à la transmission du mouvement. Elle sert à déplacer une charge. Elle est destinée à être utilisée avec une chaîne, une courroie, une corde ou un câble suivant l'utilisation.

 

Nous avons trouvé une vidéo intéressante qui nous explique le fonctionnement des poulies :  

Théorème des moments :

Si un solide mobile autour d'une axe est en équilibre, alors la somme des moments des forces qui tendent à faire tourner le solide dans un sens est égale à la somme des moments des forces qui tendent à le faire tourner dans l'autre sens.

 

 T x 0 + F1 x R - F2 x R = 0                On a un moins car le sens de rotation F2 et celui

F1 x R - F2 x R = 0                                    inverse du sens de F1.

F1 x R = F2 x R

F1 = F2

Le solide déplacé a un mouvement rectiligne uniforme, il est donc soumis a des forces qui se compensent. La somme des forces est alors égal à 0.

T + F1 + F2 = 0

T = - F1 - F2

F1 = ½ T Car on sait que F1 = F2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Poulie simple fixe :

On accroche une charge à une extrémité d’un cable passant par une poulie fixée à un support et lorsqu’on exerce une force suffisante à l’autre extrémité du cable la charge se déplace.

La poulie fixe permet simplement d’exercer la force dans une direction différente à celle du déplacement de la charge. Les tensions sur les deux brins du cable sont identiques.

 

Poulie simple mobile :

On accroche une charge directement à une poulie, on fixe  l’extrémité d’un cable a un support on le passe par cette poulie, puis par une autre poulie fixé plus haut, on exerce ensuite une force sur l’extrémité du cable, on déplace à la fois la poulie et la charge. La poulie simple mobile permet de réduire la force nécessaire au déplacement de moitié, mais nécessite un déplacement de l'extrémité de corde tirée du double de la distance du déplacement de la charge.

 

Palan :

Un palan est constitué d’un groupe de poulies fixes, d’un autre de poulies mobiles et d’une corde qui les relie. Il sert à réduire l’effort nécessaire pour rapprocher les deux groupes de poulies. On l’utilise pour soulever des objets lourds.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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