Poulies
Résumé
Une poulie permet de modifier la direction d'application d'une force. Associée à une ou plusieurs autres poulies (dispositifs composés) elle permet de réduire la force nécessaire pour soulever une masse.
Notons que la distance de déplacement est réduite d'un facteur identique au facteur de réduction de la force. Ainsi, pour un système composé de deux poulies, la force est réduite de moitié tout comme la hauteur de déplacement. L'énergie est donc conservée.
Remarque : les frottements et le poids de la corde et des attaches sont négligés.
Objectifs d’apprentissage
- Illustrer l'intérêt des systèmes à poulies ;
- Aborder la notion d'énergie pour enseigner qu'elle est bien conservée ;
- Introduire les autres dispositifs permettant de démultiplier la force (leviers, pédalier + roue).
En savoir plus
S'il s'agissait de voter pour les plus belles inventions techniques de l'Homme, la poulie ne serait pas trop mal classée. Sans doute derrière la roue puisque sans elle, pas de poulie !
Les systèmes à poulies font partie des machines simples qui ont permis de démultiplier la force humaine au même titre que le levier et les engrenages.
Sans ces inventions, nul doute que nous n'aurions ni pyramides, ni cathédrales, ni toutes ces créations humaines ayant nécessité des efforts colossaux.
Un système à une seule poulie (poulie simple) permet déjà de modifier l'angle de l'effort. Ceci constitue en soi un grand avantage. Ainsi, une corde assez longue permet à plusieurs personnes de sommer leurs efforts pour soulever une charge.
L'avantage devient réel quand on considère un système à plusieurs poulies (poulies composées) comme le palan ou le moufle. La force appliquée pour soulever une charge peut être divisée par 2 ou 4 selon les systèmes. Idéalement, on pourrait démultiplier encore plus en multipliant les poulies, mais on ne peut indéfiniment négliger les frottements de la corde/courroie dans les roues. Notons aussi que le point d'ancrage (au plafond) devra supporter la force totale ce qui peut induire des fragilités.
Retenons enfin que si la force est réduite, la hauteur de soulèvement l'est aussi du même facteur. En d'autres termes, il faudra déployer la même énergie (homogène à force x hauteur) pour soulever une charge d'une hauteur h avec un système à poulies que sans.
