Les poulies changent la direction de la force — Ingénierie, 11–13 ans
Une poulie est une roue munie d'une gorge pour une corde. Une seule peut rendre le levage plus pratique ; plusieurs peuvent réduire la force nécessaire, mais il faut alors tirer davantage de corde.
Ce que fait une poulie
Une poulie permet à une corde de changer de direction en passant autour d'une roue, pour tirer plus facilement. Tirer vers le bas peut être plus pratique que soulever, même si le poids ne change pas. Une poulie fixe change surtout la direction ; une poulie mobile peut répartir la charge entre plusieurs brins.
Le problème du levage
Soulever un seau lourd tout droit est fatigant et peut être impossible depuis le sol. Il fallait hisser des voiles, des pierres et des seaux de puits en restant dans une position plus sûre ou mieux appuyée. Une poulie offre une direction de traction plus pratique ; un système échange moins de force contre davantage de corde tirée.
Deux brins de corde
Une charge de 40 newtons est suspendue à une poulie mobile soutenue par deux brins de corde égaux. Étape 1 : répartis 40 newtons entre 2 brins : 40 ÷ 2 = 20 newtons. Étape 2 : dans un système idéal simple, la traction vaut environ 20 newtons. Étape 3 : pour monter la charge de 1 mètre, tire environ 2 mètres de corde. Les frottements rendent les valeurs réelles un peu plus grandes.
L'erreur compréhensible
On peut croire qu'un système de poulies donne de la force gratuitement : si la traction est divisée par deux, la charge devrait peut-être monter de la même distance sans coût. Ce qui manque, c'est la distance. Il faut tirer deux fois plus de corde ; le travail idéal reste donc le même, et les frottements ajoutent une petite perte.
Où cela apparaît
Les grues utilisent des systèmes de poulies pour soulever des matériaux. Les marins s'en servent pour hisser et régler les voiles, et les équipes de secours pour déplacer du matériel ou des personnes de façon contrôlée. La poulie simple d'un mât change surtout la direction : on tire vers le bas et le drapeau monte.
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