Couple et avantage mécanique — Ingénierie, 14–17
Le couple explique comment une force fait tourner un objet et pourquoi un manche plus long peut faciliter le même travail.
Ce que signifie le couple
Une force peut pousser un objet tout droit, mais elle peut aussi le faire tourner. Le couple mesure cet effet de rotation : une même force produit davantage de couple si elle agit plus loin de l’axe ou à angle droit.
Le problème de faire tourner les objets
Les boulons, les roues et les portes peuvent résister à la rotation même si l’on pousse fort. Les ingénieurs devaient comparer des poussées appliquées à des distances différentes ; le couple les aide donc à choisir des poignées, des engrenages et des moteurs.
Desserrer un boulon serré
Tu pousses une clé avec 40 newtons en un point situé à 0,25 m du boulon. Le couple vaut la force multipliée par la distance perpendiculaire : 40 × 0,25 = 10 newton-mètres. Une clé de 0,50 m donnerait 20 newton-mètres avec la même poussée.
La distance ne suffit pas toujours
Une erreur fréquente consiste à multiplier par toute la longueur du manche, même si la force est inclinée. C’est compréhensible, car le manche semble être la distance importante ; pourtant, le couple utilise la distance la plus courte entre l’axe et la ligne d’action de la force.
Où utilise-t-on le couple ?
Les vitesses d’un vélo échangent force de rotation et vitesse : un petit braquet aide en montée, tandis qu’un grand braquet convient pour aller plus vite. Les ingénieurs utilisent la même idée dans les perceuses, les transmissions, les grues et les articulations de robots.
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