Porter un poids lourd avec un poids léger

De Wikidebrouillard.

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Présentation de l'expérience

Pensez-vous qu'il est possible de porter un poids lourd avec un poids plus léger ?

Malheureusement, le résultat de l'expérience n'est pas concluante, il faudra revoir la construction.

Matériel

• 1 plaque en bois
• 1 chute de bâton de bois d'usine rectangulaire
• 1 petit morceau de bois fin rectangulaire
• 1 vis pour bois
• 4 tiges en bois
• 1 paille
• 4 bouchons de liège (2 de champagne ou mousseux et 2 de vin)
• 4 bouchons de lait
• 8 bouchons de bouteille d'eau
• 2 crochets
• 1 fil
• 2 masses

L'expérience

La manipulation

On va construire dans le cadre de l'expérience un système avec 4 poulies. Voici les étapes d'assemblage :

• Utiliser une vis pour bois afin de maintenir le bâton de bois en vertical sur la plaque en bois
• Percer 2 trous proches d'environ 4-5 cm en haut du bâton de bois de largeur celle des tiges en bois
• Faire un petit trou au milieu des bouchons en plastique
• En bout de chaque tige placer un bouchon de bouteille d'eau
• Placer 1 tige dans chaque trou du bâton, le bouchon proche du bâton
• Poser 1 bouchon de lait sur la tige la plus haute et un bouchon d'eau sur l'autre de manière à coincer la tige
• Découper la paille en plusieurs morceaux de longueur légèrement supérieure aux bouchons
• Percer les 4 bouchons de liège de largeur celle de la paille
• Placer un morceau de paille dans chaque bouchon
• Mettre 1 gros bouchon sur la tige la plus haute
• Mettre aussi 1 bouchon de vin sur la tige d'en bas
• Coincer les bouchons lièges avec un bouchon plastique du même genre que précédent
• Percer les trous et placer les brochettes d'objets de la même manière sur la plainte en bois
• Enfoncer un crochet en bas de la plainte du côté où les bouchons n'ont pas été posés.
• Mettre un crochet aussi en dessous du bouchon de vin sur le mât
• Suspendre une masse au crochet de la plinte
• Faire un noeud dans le fil sur le crochet du mât
• Passer le fil d'abord par la petite poulie en bas puis celle d'en haut et de même par les plus grosses poulies
• Attacher le bout du fil à une masse plus légère

Que voit-on ?

L'objet le plus léger arrive à porter l'objet plus lourd. Pourtant, singulièrement, c'est l'objet le plus léger qui est sensé être emporté par celui le plus lourd.

Explications

De manière simple

Le passage du fil entre les poulies permettent de mettre en parallèle un même fil. Cette mise en parallèle permet de diviser la tension du fil et répartir le poids de la masse sur tous ces fils mis en parallèle. Cette répartition permet d'utiliser donc une masse plus légère pour porter l'autre masse. Ainsi, plus on utilise de poulies et plus le poids de la charge sera réparti sur les fils. La taille des poulies est différente 2 à 2 pour éviter des collisions entre les objets du système.

Allons plus loin dans l'explication

On peut faire une analogie avec une personne qui porte un poids d'une main, puis ensuite à l'aide de deux mains. Le poids est ainsi réparti sur les deux bras. Si on reprend le même principe sur l'expérience, le fil n'est pas directement accroché à la masse, mais accroché au sous-système de 2 poulies mobile en bois, ce qui permet de répartir le poids sur chaque partie des fils tendus entre les poulies.

Autres expériences

Démonstration du fonctionnement d'un système de poulies (2 roues, 4 roues, 6 roues)

Applications : liens avec le quotidien

Ce système à poulies est utilisé dans tous les métiers où il faut porter de fortes charges, voici quelques exemples :

• les grues sur les chantiers déplacent de fortes charges d'un côté à un autre sur un chantier.
• les grues sur les ports permettent de décharger des caissons metalliques de plusieurs tonnes
• on retrouve ce système sur les bateaux aussi pour tirer les voiles
• en mécanique automobile on s'en sert aussi pour sortir le moteur d'une voiture

Lieux propices à sa réalisation

Le matériel quotidien de cuisine peut suffir, autrement bien sûr, on trouvera des éléments plus pertinents dans un garage.

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