Les systèmes de bielles guident et transforment le mouvement — Ingénierie, 11–13 ans
Des barres reliées peuvent transmettre un mouvement autour d’un angle ou transformer une poussée en une trajectoire différente.
Qu’est-ce qu’un système de bielles ?
Un système de bielles est un ensemble de barres rigides reliées par des pivots ou des articulations coulissantes. Quand une barre bouge, les liaisons obligent les autres à suivre une trajectoire limitée. En choisissant la longueur des barres et la position des articulations, les ingénieurs transforment une poussée en rotation, en levée ou en mouvement rectiligne guidé.
Quel problème les systèmes de bielles résolvent
Un moteur ou la main d’une personne peut tourner ou suivre un petit trajet, alors que la tâche demande un autre mouvement ailleurs. Un système de bielles relie ces deux besoins sans exiger un moteur séparé pour chaque pièce. Les ingénieurs ont donc créé de nombreux assemblages pour guider le mouvement avec des pièces simples et réutilisables.
Un système à quatre barres
Fixe sur une planche une barre de 10 cm, avec des pivots espacés de 8 cm, puis reliez-lui une deuxième barre de 6 cm. Reliez une troisième barre de 10 cm entre les extrémités libres. Quand la première tourne, la dernière oscille en restant liée aux deux articulations : les barres guident son extrémité.
L’erreur compréhensible
Il est logique de s’attendre à ce qu’une barre droite fasse avancer son extrémité en ligne droite. En réalité, une barre fixée par un pivot à une extrémité fait suivre un arc à l’autre, car sa distance au pivot reste constante. Un système de bielles combine plusieurs arcs pour obtenir une trajectoire plus droite ou plus utile.
Où les systèmes de bielles sont utilisés
Les essuie-glaces utilisent des systèmes de bielles pour qu’un moteur fasse aller deux balais d’avant en arrière. Les chaises pliantes et les lampes réglables les utilisent pour changer de position tout en gardant les pièces reliées. Certains robots marcheurs ont aussi des jambes articulées, afin qu’un moteur produise des pas répétés.
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