Les engrenages changent le mouvement — Physique, 7–10 ans
Les engrenages sont des roues dentées qui travaillent ensemble. Leur taille et leur disposition peuvent modifier la vitesse, le sens de rotation ou l’effort nécessaire.
Ce que font les engrenages
Quand les dents de deux engrenages s’emboîtent, faire tourner l’un fait tourner l’autre. Ils tournent en sens opposés car leurs bords en contact se déplacent l’un contre l’autre. Un petit engrenage qui entraîne un grand le fait tourner plus lentement, mais avec davantage de force de rotation.
Pourquoi utiliser des engrenages
Les machines ont souvent besoin de rendre un mouvement plus rapide, plus lent, plus fort ou inversé. Les engrenages résolvent ce problème tout en gardant les pièces liées et en rotation. Ils ont été développés pour des objets comme les horloges et les moulins, où il fallait modifier un mouvement régulier avec précision.
Compter les dents des engrenages
Un petit engrenage possède 10 dents et entraîne un grand engrenage de 30 dents. Quand le petit fait 3 tours complets, ses 30 dents passent au point de contact. Elles déplacent les 30 dents du grand, qui fait 1 tour. Le grand tourne trois fois moins vite et dans le sens opposé.
Un grand engrenage n’est pas simplement plus rapide
On peut croire qu’une grande roue doit tourner plus vite car son bord parcourt une plus grande distance. Cela paraît logique si l’on observe un point du bord. Mais les engrenages sont liés par leurs dents : le même nombre de dents passe au point de contact, donc celui qui en a le plus met davantage de temps pour un tour.
Les engrenages dans les machines courantes
Un vélo utilise des engrenages pour permettre aux jambes de choisir un mouvement plus facile en montée ou plus rapide sur terrain plat. Les horloges utilisent plusieurs engrenages pour faire avancer les aiguilles à des vitesses différentes. On en trouve aussi dans des jouets, des mixeurs et certains ascenseurs. Ils changent le mouvement, mais ne créent pas d’énergie.
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