Types de levier
Résumé
Le levier fait partie des machines simples.
Un levier simple est une barre mobile qui se déplace autour d'un point d'appui (pivot). Deux forces agissent sur le levier :
- la force résistante de l'objet (son poids) ;
- la force motrice appliquée pour soulever l'objet.
Ces deux forces sont appliquées sur la barre à une certaine distance du pivot. Cette distance définit le bras de levier de la force.
Le rapport des forces résistante et motrice est l'inverse du rapport de leur bras de levier. Plus le pivot est proche de l'objet (bras de levier court), et la force appliquée loin du pivot (bras de levier long), plus l'effet de la force obtenu sur l'objet est grand. Le rapport des bras de levier est l'inverse du rapport des forces.
Un bras de levier court transmet une force importante pour un petit déplacement. À l'inverse, un bras de levier long transmet une force plus faible, mais l'amplitude de son déplacement est grande.
Le levier est un dispositif qui permet soit d'augmenter l'effet de la force motrice sur l'objet, soit de maximiser le déplacement de l'objet.
Objectifs d’apprentissage
- Comprendre le principe du levier ;
- Reconnaître les leviers dans les objets courants.
En savoir plus
La barre, la balançoire et le pied de biche sont des leviers simples de type 1. Le pivot est placé entre l'objet et la force motrice.
Dans le cas de la balançoire, les forces sont exercées aux extrémités de la barre et le pivot est au milieu. Pour basculer la barre, la force motrice exercée d'un côté doit être légèrement supérieure à la force résistante (le poids) exercée de l'autre côté du pivot.
En déplaçant le pivot vers la force résistante (cas du bâton placé sous le rocher), une force motrice plus faible que le poids de l'objet permet de le soulever. Le pied de biche amplifie encore cet effet : le pivot est très proche de l'objet, le bras de levier du plancher est très court, celui de la force motrice est très grand. L'effet de la force sur le plancher est maximum. À l'inverse, le plancher se soulève peu et l'amplitude du mouvement du personnage est importante.
Un levier double est l'association de deux leviers simples agencés symétriquement autour d'un même pivot. Les ciseaux, la pince et l'élagueur sont des exemples dont les rapports de forces sont similaires à ceux obtenus respectivement avec la balançoire, le bâton et le pied de biche.
La brouette et le casse-noix sont des leviers de type 2 : la force résistante se situe entre le pivot (situé à une extrémité) et la force motrice (située à l'autre extrémité).
Le bras et la canne à pêche sont des leviers de type 3 : la force motrice est appliquée entre le pivot et la force résistante situés aux extrémités du levier. Avec ce type de levier, l'effet de la force motrice sur l'objet est diminué. Par contre, le déplacement obtenu au bout de la force résistante est très grand (la boule se lève haut et le poisson sort de l'eau). Le compas et la pince à cornichons sont des leviers doubles ayant des caractéristiques similaires.
