Mécanismes Simples : Leviers, Poulies, Engrenages

Mécanismes : Transmission et Transformation

Composants utilisés pour transmettre ou transformer le mouvement. Il peut transmettre un mouvement linéaire (utilisé pour augmenter) ou un mouvement de type circulaire (utilisé pour modifier la vitesse).

Le Levier : Principe et Fonctionnement

Une barre rigide s'appuyant sur un point fixe (point d'appui). Une force est appliquée à un endroit pour déplacer une résistance à un autre endroit.

Les 3 Types de Leviers

Selon la position du point d'appui, de la force appliquée et de la résistance, il existe 3 types de leviers : première espèce, deuxième espèce et troisième espèce.

Levier de Première Espèce

Le point d'appui est situé entre la force appliquée et la résistance. Exemple : les ciseaux (composés de deux leviers).

Levier de Deuxième Espèce

Le point d'appui est à une extrémité, et la résistance est située entre le point d'appui et la force appliquée. Exemple : la brouette, le casse-noix.

Levier de Troisième Espèce

Le point d'appui est à une extrémité, et la force appliquée est située entre le point d'appui et la résistance. Exemple : les pinces à épiler, les pinces à sucre, les pinces à glace.

Loi des Leviers

La force appliquée multipliée par sa distance au point d'appui est égale à la résistance multipliée par sa distance au point d'appui. Ces distances sont appelées bras de levier.

Les Poulies

Poulie Fixe

Une roue avec une gorge sur son pourtour, montée sur un axe fixe. La gorge permet de guider une corde, une courroie, une chaîne, etc.

Poulie Mobile

Le poids (résistance) est suspendu à l'axe de la poulie. La force nécessaire est réduite de moitié par rapport à une poulie fixe (si la corde est fixée à un support).

Le Palan (Combinaison de Poulies)

Combinaison de poulies fixes et mobiles. Ce système permet de réduire la force nécessaire pour soulever une charge, en la divisant par le nombre de brins de corde supportant la charge (souvent réduit de moitié par poulie mobile).

Les Engrenages

Roues dentées qui permettent de transmettre le mouvement de rotation d'un arbre à un autre, souvent avec un changement de vitesse ou de couple.

L'engrenage qui reçoit le mouvement est appelé menant (ou moteur), et celui qui transmet le mouvement est appelé mené (ou récepteur).

Vitesse de Rotation (tr/min)

Pour mesurer la vitesse de rotation, on utilise l'unité tours par minute (tr/min). C'est le nombre de rotations complètes effectuées en une minute.

On représente souvent le nombre de dents d'un engrenage par la lettre 'Z' et la vitesse de rotation (en tr/min) par la lettre 'N'.

Rapport de Transmission

C'est la relation entre le nombre de tours de l'arbre mené et le nombre de tours de l'arbre menant.

Transmission par Chaîne

Le mouvement est transmis d'un pignon à l'autre par une chaîne. Avec ce système, les deux pignons tournent dans le même sens. Le rapport de transmission est calculé de manière similaire aux engrenages.

Système Vis sans Fin et Roue Dentée

Il est composé d'une vis (la vis sans fin) et d'une roue dentée (la roue à vis). La rotation de la vis sans fin entraîne la rotation de la roue dentée dont l'axe est perpendiculaire à celui de la vis. Ce système permet une grande réduction de vitesse et a la particularité d'être irréversible (on ne peut pas faire tourner la vis sans fin en faisant tourner la roue dentée). La vis sans fin est généralement l'élément moteur.

Transmission par Courroie

Deux poulies sont reliées par une courroie. Ce système permet de transmettre le mouvement de rotation entre les poulies. Un inconvénient est le risque de glissement de la courroie, ce qui peut entraîner une perte de transmission ou un décalage si l'une des poulies est bloquée.

Dans ce système, le rapport de transmission dépend des diamètres des poulies (D) et des vitesses de rotation (N). Si la courroie est croisée, les deux poulies tournent dans des sens opposés.