Leviers
Commentaires :
Les machines simples sont des appareils permettant de transformer les forces
pour effectuer un travail donné.
Quand la machine est en équilibre statique
et que l'on néglige les frottements, il y a conservation du travail.
Un levier
est une tige rigide mobile autour d'un point fixe O appelé point d'appui.
A une extrémité (B) s'exerce une force résistante R qu'il faut vaincre
c'est la résistance. A l'autre extrémité (A) s'exerce une force motrice
F. Les bras de leviers sont les distances des deux points d'application
des forces à l'axe de rotation. Quand l'équilibre est réalisé, les moments
des forces R et F par rapport au point O sont égaux. OB.R = OA.F
Types
de leviers :
Leviers du premier genre :
Le point d'application
est entre les deux forces. Comme exemple on trouve le pied de biche. Les ciseaux,
tenailles, pinces diverses, sont un assemblage de deux leviers de ce type. Il
faut placer le point d'application de la force résistante le plus près possible
de l'axe de rotation puisqu'à l'équilibre on a la condition F = R.OB/OA.
Leviers
du second genre :
La force résistante s'exerce entre le point d'appui
et le point d'application de la force motrice. Comme exemples, on trouve la
brouette, le tranche-pain de boulanger, le casse-noix, les pinces
pour ouvrir les bocaux ... Ici encore l'utilisation du levier permet de diminuer
l'intensité de la force motrice.
Leviers du troisième genre :
La
force motrice s'exerce entre le point d'appui et le point d'application
de la force résistante. Il faut exercer une force motrice supérieure à la force
résistante mais le déplacement du point d'application de la force motrice est
plus faible qu'en l'absence de levier. Comme exemples on a la pince à sucre,
la pince à épiler, les brucelles, l'étau ...
L'applet :
Les forces appliquées sont
schématisées par le poids des masses accrochées à une barre rigide de masse
négligeable. Pour les leviers de type 2 et 3, une poulie permet d'appliquer
une force verticale ascendante à une extrémité de la barre. Des butées limitent
le déplacement de la barre hors équilibre.
Il faut considérer qu'il existe
un frottement important au niveau de l'axe de rotation du levier sinon la barre
est toujours (sauf pour l'équilibre exact) en contact avec une butée.
Avec
les boutons radio, choisir le type de levier.
Le bouton [Nouveau]
permet de modifier les valeurs de OA et de OB.
En glissant le curseur rouge avec la souris on modifie la valeur de la masse
accrochée au cable.
On considère que le levier est à l'équilibre quand la
barre est horizontale. Vérifier que la condition OB.R = OA.F est alors satisfaite.
Réfléchir
aussi à l'intensité des forces qui s'exercent au niveau de l'axe de rotation
en fonction du type de levier.
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