Les leviers échangent force et distance — Ingénierie, 11–13 ans
Un levier peut faciliter une tâche grâce à une barre rigide et un point d’appui, mais gagner de la force demande souvent un déplacement plus grand.
Un levier tourne autour d’un point d’appui
Un levier est une barre rigide qui tourne autour d’un point fixe appelé point d’appui ou pivot. En poussant une partie, une autre se déplace. Les distances au pivot comptent : un bras long peut produire un effet de rotation plus grand qu’un bras court avec la même poussée.
Pourquoi utiliser un levier
Certaines tâches demandent plus de force de rotation qu’une personne ne peut en fournir confortablement, par exemple soulever un couvercle lourd ou desserrer un boulon coincé. Rapprocher le pivot de la charge donne un bras plus long à l’effort. Il faut alors moins de force, mais le manche parcourt une plus grande distance.
Soulever avec un levier
Une charge de 60 newtons se trouve à 0,2 mètre du pivot. Tu pousses à 0,6 mètre du pivot. Pour l’équilibre, effort × bras de l’effort égale charge × bras de la charge. Donc effort × 0,6 = 60 × 0,2 = 12, et l’effort vaut 20 newtons, sans tenir compte des pertes.
Moins de force ne signifie pas moins de travail
On peut croire qu’un levier crée de l’énergie parce qu’il rend plus facile le soulèvement d’un objet lourd. Cette erreur est compréhensible : on remarque la poussée plus faible, mais pas le déplacement plus grand. Un levier échange force et distance ; dans l’idéal, l’énergie fournie est à peu près celle reçue.
Les leviers sont intégrés aux outils quotidiens
Un décapsuleur, une brouette, des ciseaux et une pince utilisent l’action d’un levier, même si leurs pivots sont placés différemment. Les ingénieurs choisissent ces positions selon la tâche : soulever, couper ou déplacer précisément un petit objet. Le bras et les doigts utilisent aussi les os et les articulations comme des leviers.
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