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Un exemple de machine simple Un levier illustre bien ce qu'est une machine simple © ERPI Reproduction interdite En A, la personne n'utilise aucun outil En B,
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Ainsi si on veut soulever le poids de 1 m, il faut tirer l'extrémité de la corde d'une longueur de 4 m 3 Exercices ex1 Déterminez les forces nécessaires à
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Exercices Voir recueil d'exercices Exercice 1 1 Construire des résultantes et Le levier fut une des premières machines simples qu'inventa l'homme De nos
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1.IntroductionSupposons que
dans un clip l'élève (29 kg) soulèveson prof de gym (69 kg) jusqu'au plafond.Diriez-vous que ceclip est truqué?2. Pour comprendreA l'aide d'une corde ou d'une barre on peut déplacer le point d'application d'une force. La norme ( intensité ) de la force reste inchangée.
En ce qui concerne les poulies, ondistingue entre poulies fixes et poulies mobiles, qui elles se déplacent avec la charge à soulever. Selon leur disposition et selon l'enroulement de la corde, les poulies permettent de changer
la direction, le sens et la norme de la force à appliquer. Pour construire un palan (Flaschenzug), il faut plusieurs poulies fixes et plusieurs pouliesA. LES MACHINES SIMPLES
mobiles reliées entre elles. Le poids de la charge est alors réparti de façon égale sur plusieurs brins de corde: s'il y a n brins de corde, la force detraction est donnée par la relation : F2 = F1/nPour le graphique ci-dessus, la force de 1000 N est
répartie sur 4 brins de corde de sorte que la force à appliquern'est que de 250 N !!!Mais il est important de comprendre que le gain en force" se paie » par un chemin 4 fois plus long.Ainsi si on veut soulever le poids de 1 m, il faut tirer l'extrémité de la corde d'une longueur de 4 m. !!!3. Exercicesex1Déterminez les forces nécessaires à appliquer pour garder
les dispositifs des figures 4 à 9 en équilibre.(On néglige les forces de frottement et le poids des poulies)ex2En quel sens un plan incliné constitue-t-il une " machine simple"?Expliquez!
ex3Dessinez un palan (accroché au plafond) qui permettrait de soulever un objet d'une tonne et demie en n'appliquant qu'une force de 250 N seulement .ex4Quel personnage exercela plus grande force pour
hisser le sac ( de 80 kg )sur le pont ? Justifiez !4.Réponses Grâce à un palan, l'élève est en mesure de soulever son prof de gym sans trop d'effort: si le palan est formé p.ex de 4poulies ( 2 poulies mobiles et 2 poulies fixes ) le poids ( P = mg = 69 kg• 9,81 N/kg =677 N) se répartit sur 4 brins de corde et la
force de traction se réduit à 677:4 ≈170N Cependant si la hauteur du plafond mesure 5 mètres, la pauvre élève devrait tirer l'extrémité de la corde d'une longueur de4•5=20 mètres !!!ex1 Pour les figures 4-8, la masse est de 1 kg, le poids
correspondant mesure donc P = 1(kg)•9,81(N/kg)=9,81N .Nous prenons P = 10 N pour simplifier.Pour la figure 9: P = 120 N.fig 4: F = 10N ( la poulie sert uniquement à un changementde direction )
fig 5+6: F = P:2 = 5 N ( le poids se répartit sur 2 brins de corde)fig 7: F = P:3 ~ 3,3 Nfig 8: F = P:4 = 2,5 Nfig 9: 120 N se répartissent sur 2 brins de corde: 60 N de
traction pour chacun des deux brins; cette charge de 60 N est suspendue encore sur deux brins: F = 30 N.ex2Sans plan incliné, la force à appliquer pour soulever la moto
serait égale au poids de la moto ! Le plan incliné permet de réduire cette force d'autant plus que l'angle avec l'horizontale est plus petit. Par contre le chemin sur lequel cette force devraêtre appliquée sera d'autant plus grand .ex3ex4Puisque cette poulie permet uniquement de changer la
direction de la force, les deux exercent exactement la même force égale à +/-800 N à condition que le frottement de la poulie soit négligeable.