Si vous avez déjà regardé l’extrémité d’une grue, ou si vous avez déjà utilisé un palan à moteur ou un remonte-pente, ou si vous avez déjà regardé le gréement d’un voilier, alors vous avez vu une poulie et un palan au travail. Un palan est un arrangement de cordes et de poulies qui vous permet d’échanger la force contre la distance. Dans cette édition de How Stuff Works, nous allons voir comment fonctionne une poulie et un palan, et aussi examiner plusieurs autres dispositifs de multiplication de la force !
Comprendre la poulie et le palan
Imaginez que vous avez l’arrangement d’un poids de 100 livres (45.4 kilogrammes) suspendu à une corde, comme illustré ici.
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Dans cette figure, si vous allez suspendre le poids en l’air, alors vous devez appliquer une force ascendante de 100 livres à la corde. Si la corde fait 100 pieds (30,5 mètres) de long et que vous voulez soulever le poids de 100 pieds, vous devez tirer 100 pieds de corde pour le faire. C’est simple et évident.
Imaginez maintenant que vous ajoutez une poulie au mélange.
Est-ce que cela change quelque chose ? Pas vraiment. La seule chose qui change est la direction de la force que vous devez appliquer pour soulever le poids. Vous devez toujours appliquer une force de 100 livres pour maintenir le poids en suspension, et vous devez toujours enrouler 100 pieds de corde afin de soulever le poids de 100 pieds.
La figure suivante montre l’arrangement après l’ajout d’une deuxième poulie:
« Cet arrangement change réellement les choses de façon importante. Vous pouvez voir que le poids est maintenant suspendu par deux poulies au lieu d’une. Cela signifie que le poids est réparti de manière égale entre les deux poulies, de sorte que chacune d’elles ne retient que la moitié du poids, soit 50 livres (22,7 kilogrammes). Cela signifie que si vous voulez maintenir le poids suspendu en l’air, vous ne devez appliquer que 50 livres de force (le plafond exerce les 50 autres livres de force sur l’autre extrémité de la corde). Si vous voulez soulever le poids 100 pieds plus haut, vous devez enrouler deux fois plus de corde 0- 200 pieds de corde doivent être tirés. Cela démontre un compromis force-distance. La force a été réduite de moitié mais la distance sur laquelle la corde doit être tirée a doublé.
Le schéma suivant ajoute une troisième et une quatrième poulie à l’arrangement :
« Dans ce schéma, la poulie fixée au poids est en fait constituée de deux poulies distinctes sur le même arbre, comme indiqué à droite. Cette disposition permet de diviser la force par deux et de doubler à nouveau la distance. Pour maintenir le poids en l’air, vous devez appliquer seulement 25 livres de force, mais pour soulever le poids 100 pieds plus haut dans l’air, vous devez maintenant enrouler 400 pieds de corde.