Les leviers

BULLETIN SPÉCIAL N°1
Accrosdelauto.be
Les leviers
Théorie
un peu de réflexion
Intro
Il y a des leviers partout autour de nous. Bien plus que tu l’imagines.
Avec un levier, on peut facilement multiplier les forces. Les leviers sont utilisés pour mettre quelque chose
en mouvement. Pour soulever un objet, par exemple. Ou pour exercer une pression. Il suffit de penser à un
casse-noix ou à une paire de ciseaux.
Un levier est une barre ou une tige qui tourne autour d’un point d’appui. La distance jusqu’au point d’appui
joue un rôle très important.
C’est donc une histoire de force, de mouvement et de distance. Le principe a été formulé pour la toute
première fois par Archimède (203 av. J-C), célèbre mathématicien et physicien grec, qui a calculé comment il
pourrait soulever la terre avec un levier.
C’est à lui que l’on doit l’audacieux pari suivant:
‘Donnez-moi un levier suffisamment long et un point d’appui et je soulèverai le monde’
Le mot ‘levier’ est aussi utilisé au figuré.
Par exemple: les leviers de l’économie verte (c’est-à-dire tout ce qui
stimule l’économie verte).
3 types de leviers
Il existe 3 types de leviers. Tout dépend de la position du point d’appui, de la charge et de la force.
La force est la poussée exercée sur le levier.
Le point d’appui est le point autour duquel tourne le levier.
La charge est le poids déplacé de l’autre côté du levier.
Le point au niveau duquel la force est exercée est aussi important que la force même.
Ø voir la formule en p. 5
1
Les Leviers
THEORIE
UN PEU DE REFLEXION
Leviers primaires
Dans un levier primaire, le point d’appui se situe entre la force et la charge.
E XE MP L E S
■■
■■
■■
Une balance
Une balance en équilibre est un bel exemple de levier primaire. La force et
la charge se trouvent à égale distance du point d’appui. En plus, la charge
et la force sont identiques, ce qui maintient le levier en équilibre.
Une paire de ciseaux
Une paire de ciseaux se compose de deux leviers primaires, qui exercent
une grande pression tout près du point d’appui (ou point de rotation) avec
les côtés acérés. La charge est la résistance du papier. La charnière fait
office de point d’appui.
D’autres exemples? Un diable, une pince, une balançoire, une pincemonseigneur, le frein d’un vélo
primaire hefbomen
force
point d’appui
charge
2
Les Leviers
THEORIE
UN PEU DE REFLEXION
Leviers secondaires
Dans un levier secondaire, la charge se situe entre le point d’appui et la force. Dans ce type de levier, la
charge se trouve toujours plus près du point d’appui que de la force. Plus la distance entre la charge et le
point d’appui est réduite, plus il est facile de soulever la charge.
E XE MP L E S
■■
■■
Une brouette
Pour soulever les poignées, il ne faut pas beaucoup de force, mais cela déplace une lourde charge
tout près de la roue. Comme la roue sert de point d’appui, la (lourde) charge peut être soulevée.
D’autres exemples? Un décapsuleur, un casse-noix
force
point d’appui
charge
3
Les Leviers
THEORIE
UN PEU DE REFLEXION
Leviers tertiaires
Dans un levier tertiaire, la force se situe entre le point d’appui et la charge. Ainsi, la charge a moins de
puissance que la force, mais parcourt une plus grande distance. Un levier tertiaire augmente donc la vitesse,
mais diminue la puissance.
E XE MP L E S
■■
■■
Un marteau
Le poignet est le point d’appui et la résistance du bois est la charge. La tête du marteau se déplace
beaucoup plus vite que la main qui tient le manche.
D’autres exemples? Une canne à pêche, une pincette, une mâchoire inférieure
force
point d’appui
charge
4
Les Leviers
THEORIE
UN PEU DE REFLEXION
Formule
Plus le point d’appui est proche de la charge, moins il faut de force pour soulever la charge. Tu
pourrais même soulever un camion chargé au maximum avec un levier, mais il te faudrait une
barre très très longue.
Pour équilibrer un levier, le produit de la force et la distance entre la force et le point d’appui
doit être égal au produit de la charge et de la distance entre la charge et le point d’appui.
A
xA=
B
xB
force
point d’appui
charge
5
Les Leviers
P R AT I Q U E
P R I O R I T E A L’A C T I O N
Pratique
priorité à l’action
Explique avec tes propres mots
Que fait-on avec un levier?
Combien de types de leviers existe-t-il?
Donne une petite définition des concepts suivants: force, point d’appui, charge.
De quel type de leviers la paire de ciseaux fait-elle partie, et pourquoi?
Comment peut-on soulever un poids lourd très chargé?
6
Les Leviers
P R AT I Q U E
P R I O R I T E A L’A C T I O N
A toi de dessiner
Dessine une personne qui casse une noix avec un casse-noix. Indique bien où se situent la force,
la charge et le point d’appui.
7
Les Leviers
P R AT I Q U E
P R I O R I T E A L’A C T I O N
A toi de jouer
C O N STR U I S TO N P R O P R E LE V I E R
Il te faut:
■■
2 seaux
■■
2 morceaux de corde solide (2 x 20 cm)
■■
1 manche à balai (1m30)
■■
8 kilos de sable
■■
1 balance
■■
1 chaise à dossier droit
■■
1 petite pelle
A U T R AVAIL
Prends le manche à balai et mesure 5 cm de chaque côté. A ces deux endroits, noue un morceau de corde au
manche à balai. Place un seau sur la balance et remplis-le de 5 kg de sable. Attache le seau plein à une corde,
et le seau vide à l’autre corde.
Pose le manche à balai sur le dossier de la chaise en respectant une distance de 40 cm entre le seau plein et
le dossier. Maintiens fermement l’autre côté du levier d’une main, tout en remplissant le seau vide de l’autre
main. Remplis le seau pelletée par pelletée jusqu’au moment où le levier s’équilibre. Détache le seau que tu
viens de remplir et dépose-le sur la balance.
(source: www.accrosdelauto.be)
?
5cm
40cm
5k
8k
8
Les Leviers
P R AT I Q U E
P R I O R I T E A L’A C T I O N
Fais tes propres expériences
L’ U T IL I TE D’ U N LE V I E R
Trouve une porte.
Actionne la poignée vers le bas, pousse la porte et laisse-la
entrouverte. Relâche la poignée.
Pose ton index contre la porte, aussi loin que possible de la
poignée. Si possible, cherche un point près des charnières.
Maintenant, essaie d’ouvrir la porte plus grand.
C’est possible, mais tu dois pousser plus fort. La porte a l’air
au moins dix fois plus lourde!
L’explication est simple: tu as raccourci le levier (qui ne mesure que quelques centimètres) et la force à exercer pour
ouvrir la porte est donc beaucoup plus importante. Si tu reprends la poignée de porte en main, le levier est de nouveau
plus long et la force à exercer moins grande.
Maintenant, tu sais pourquoi la poignée de porte est située à
cet endroit précis.
(voir aussi www.accrosdelauto.be)
En ligne
E N C OR E P L U S D ’E X E R C IC E S E T D ’E XP É RI E NCE S ?
Va donc jeter un coup d’œil sur notre site web www.accrosdelauto.be: “jouons” et “expérimentons”.
Tu y retrouveras des tonnes d’expériences en ligne. A faire et à refaire!
B I B L I O G R AP H IE
Comment ça marche : Du levier au laser, de la vis à l’ordinateur, le guide des Inventions, David Macaulay, 1991
9