Les systèmes hydrauliques transmettent une force par un liquide — Ingénierie, 11–13 ans
Une poussée sur un petit piston peut créer une pression dans un liquide enfermé et produire une poussée plus grande sur un piston large.
La pression peut se transmettre dans un liquide
Dans un système hydraulique, un liquide est enfermé dans des tuyaux ou des cylindres et ne peut donc pas s’échapper sur les côtés. Appuyer sur un piston pousse le liquide et crée une pression dans tout le liquide relié. Cette pression peut déplacer un autre piston, même s’ils sont éloignés.
Pourquoi les ingénieurs utilisent l’hydraulique
Certaines machines ont besoin d’une poussée forte et régulière dans un espace réduit. Un système hydraulique peut transmettre la force par des tuyaux flexibles et l’amplifier avec un piston plus grand. En échange, le petit piston doit se déplacer plus loin ou plus souvent, et le système doit rester étanche.
Un élévateur hydraulique en chiffres
Un petit piston a une surface de 2 centimètres carrés et un grand piston de 20. Une poussée de 30 newtons crée une pression de 30 ÷ 2 = 15 newtons par centimètre carré. Le grand piston reçoit 15 × 20 = 300 newtons, sans tenir compte des frottements.
Une force plus grande signifie un déplacement plus petit
On peut facilement imaginer obtenir une force de sortie plus grande sans contrepartie. L’erreur paraît naturelle car le grand piston pousse clairement plus fort. Pourtant, les systèmes hydrauliques conservent approximativement l’énergie : si le piston de sortie a une surface dix fois plus grande, il se déplace environ dix fois moins.
Freins et machines de levage
Les freins des voitures utilisent un liquide hydraulique pour transmettre la pression de la pédale aux plaquettes près des roues. Les garages utilisent des élévateurs hydrauliques et les excavatrices des vérins pour déplacer de lourds bras. Ces systèmes fonctionnent bien seulement s’il n’y a pas de fuite importante ni d’air emprisonné.
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