Machines Simples et Composées : Principes et Applications
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Qu'est-ce qu'une Machine ?
Une machine est un dispositif capable de réduire l'effort requis pour effectuer une tâche.
Les Mécanismes
Les mécanismes sont des groupes mécaniques, dont chacun remplit une fonction particulière.
Types de Machines
Les machines peuvent être simples ou composées.
Machines Simples
Les machines simples sont celles qui ont seulement un seul point d'appui.
Machines Composées
Les machines composées sont celles qui sont formées par deux (2) ou plusieurs machines simples.
Principe Fondamental des Machines Simples
Dans une machine simple, le travail des forces motrices est égal au travail effectué par les forces de résistance.
Le Levier : Machine Simple Essentielle
Le levier est une machine simple, consistant en une tige rigide qui peut tourner autour d'un point d'appui (appelé pivot ou fulcrum).
Éléments Clés du Levier
- Puissance (P) : La force qui doit être appliquée.
- Résistance (R) : Le poids que l'on souhaite déplacer.
- Bras de puissance (a) : Distance entre le pivot et le point où la puissance est appliquée.
- Bras de résistance (b) : Distance entre le pivot et le point où la résistance est appliquée.
Loi Fondamentale du Levier
La loi fondamentale du levier est : P · a = R · b
Types de Leviers
Leviers du Premier Genre
Les leviers du premier genre sont ceux qui ont le pivot situé entre la puissance et la résistance.
Leviers du Deuxième Genre
Les leviers du deuxième genre sont ceux où la résistance se trouve entre le pivot et la puissance.
Leviers du Troisième Genre
Les leviers du troisième genre sont ceux qui ont la puissance située entre la résistance et le point d'appui.
Leviers Multiples
Les leviers multiples sont ceux formés par la combinaison de plusieurs leviers du même type ou de types différents.
Le Plan Incliné : Simplifier l'Élévation
Le plan incliné est une machine simple, consistant en une surface plane qui forme un angle avec l'horizontale.
Principe du Plan Incliné
Le produit de la puissance par la longueur de la pente est égal au produit de la résistance par la hauteur du plan.
La Vis : Un Plan Incliné en Spirale
La vis est une machine simple, consistant en un plan incliné enroulé de manière uniforme et constante autour d'un cylindre.
Caractéristiques d'un Filet de Vis
- Le profil du filet.
- Le sens de rotation du filetage.
- Le nombre de filets de vis.
- Le pas de vis.
La Poulie : Transmettre la Force
La poulie est une machine simple, consistant en une roue qui tourne autour d'un axe, entraînée par une corde.
Poulie Mobile et Composée
Une poulie mobile est un dispositif composé de deux poulies : une poulie fixe attachée à un support par le biais d'un crochet cellulaire, et une poulie mobile attachée à la première moitié de la corde.
Points d'Appui d'une Poulie Composée
Il s'agit d'une machine composée de deux (2) points d'appui : le point où la corde est attachée et le crochet qui tient la poulie fixe.
Le Treuil (ou Tour) : Lever des Charges
Le treuil (ou tour) est une machine simple qui se compose d'un cylindre dont l'axe est situé sur deux (2) supports. L'action d'une manivelle reliée à l'arbre fait tourner le cylindre.
Formule du Treuil
La formule fondamentale du treuil est : P × L = R × r
Principe de Fonctionnement du Treuil
Le produit de la force motrice (P) par la longueur du bras de manivelle (L) est égal au produit du poids à élever (R) par le rayon du cylindre du treuil (r).