Pensez à construire un gratte-ciel. Ou même juste une maison à deux étages. Pour atteindre le sommet, il faut de grandes quantités de pierres lourdes et de béton. Il n’y a pas de grue électrique. que fais-tu
Dans le passé, la solution était un système de poulies. Ce n’est pas joli. C’était épuisant. Mais ça a marché. Cela manque à la plupart des gens. Les camions-grues modernes utilisent toujours exactement le même principe. Cela n’a pas changé au fil des siècles.
Le mot « poulie » vient du mot allemand « Flaschenzug ». Quand vous voyez cela, vous pourriez penser à une bouteille en verre. ce n’est pas. Dans ce cas, la « bouteille » (Flasche) est simplement le logement d’une ou plusieurs roues ou rouleaux. Enroulez la corde autour d’eux. c’est ça. Les formes géométriques simples font le gros du travail.
La poulie simple expliquée
Regardons les paramètres de base. Imaginez que vous avez deux roues.
Une roue est fixée à une poutre au-dessus. Ça ne bouge pas. L’autre roue est desserrée. Ça pend. Attachez un objet lourd tel qu’une pierre, une poutre ou une personne à ses roues inférieures lâches.
Maintenant, prends la corde. Attachez une extrémité à la roue supérieure fixe. Tirez la corde vers le bas sous la roue libre et revenez sur la roue fixe. De la roue supérieure, la corde pend. C’est l’endroit idéal pour tirer.
Vous pouvez utiliser vos muscles pour tirer. Ou un cheval. Ou une vache. Ou le moteur. La source d’énergie ne change pas les principes de la physique.
Les mathématiques de l’effort
C’est là que ça devient intéressant. Disons que vous tirez la corde vers le bas. Vous le tirez exactement sur deux mètres. Cette distance de tirage est appelée distance d’effort (à l’origine Kraftweg ).
Quelle charge cela peut-il supporter ?
1 mètre.
Juste un.
Pourquoi? Car la corde est pliée en deux entre les deux roues. La tension de la corde supporte le poids. La charge est partagée entre les deux parties de la corde. Par conséquent, pour chaque augmentation de 1 mètre, 2 mètres de corde doivent être tirés.
Ce n’est pas un bug. Il s’agit d’une fonctionnalité.
La règle d’or de la mécanique
Ce compromis suit ce que les physiciens appellent la « règle d’or de la mécanique ».
Les règles sont simples. Vous ne pouvez rien obtenir gratuitement. Si vous souhaitez réduire la force nécessaire pour soulever, vous devez payer une pénalité de distance.
Vous abandonnez la distance pour gagner en force.
Si vous tirez la corde deux fois plus loin que la charge, seule la moitié de la force est nécessaire pour soulever la charge. Si la pierre pèse 1 000 kilogrammes, il vous suffit d’utiliser la force équivalente à 500 kilogrammes pour soulever. C’est quand même très lourd. Mais on peut le relever.
Sans cet avantage mécanique, de nombreuses tâches de construction seraient impossibles. Nous nous appuyons sur cet agencement simple de roues et de cordes pour déplacer des objets qui autrement devraient être écrasés. Ce n’est pas de la magie. C’est juste de la géométrie. Et cela retient encore nos bâtiments aujourd’hui.
