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Levier

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Levier utilisé pour enlever les planches d'un parquet

En mécanique, le levier est un outil rigide et long. Il est utilisé pour amplifier un mouvement ou un effort de l'homme.

Composition du levier :[modifier | modifier le wikicode]

Le levier est composé d'un bras de levier, d'un pivot et d'un contrepoids (pouvant aussi être une force humaine) qui permettent d'agir sur la charge. Le pivot peut être placé à plusieurs endroits, il sert à faire basculer le levier.

Pour faciliter l’action sur la charge, on approche le pivot le plus près de la charge et on allonge le bras de levier (figure 1). De cette façon on met moins de force ou de contrepoids. Si l’on place le pivot trop loin de la charge, il est plus difficile d’agir sur la charge (il faut plus de force), comme sur la figure 2.

Principe[modifier | modifier le wikicode]

Le levier sert à amplifier un mouvement ou une force appliquée à un objet.

Facteur d'augmentation de la force[modifier | modifier le wikicode]

Un pied de biche pour arracher un clou.

Avec un levier comme un pied de biche, une barre à mine, sur un point d'appui, ou une tenaille, avec deux longueurs très différentes on parvient à multiplier une force: avec 50 Kgp de force sur la longue extrémité de 2m qui est 20 fois plus longue que l'autre bout court de 10cm on soulève une voiture de 1 tonne = 1000 Kgp qui demande une force 20 fois plus forte, mais le déplacement est 20 fois plus petit que celui de l'extrémité où on appuie. Si on soulève la voiture de 1 tonne de 2 cm, on déplace la force faible de 50kg de 2cm*20=40cm, comme visible sur la figure avec force F et déplacement δ de chaque côté 1 et 2.

Produit δxF déplacement δ par force F conservé sur les deux côtés 1 et 2 du levier

Ainsi on force moins, mais on déplace cette faible force beaucoup plus que ne se déplace la charge de 1 tonne soulevée, dans le rapport inverse des forces.

Le produit force F par déplacement δ est conservé avec un bras de levier et pour cette raison de conservation on l'appelle travail ou énergie mécanique.

Une force qui se déplace est très utile, car elle effectue un travail ou énergie mécanique égal au produit de la force par le déplacement. En mètres le long de la force en Newton avec une unité de travail du Joule soit J=N.m. Ainsi, le travail ou énergie mécanique est conservé avec un levier ou un cric, comme expliqué ci dessus et facile à vérifier.

balance romaine avec graduations visibles
Tenaille et pinces qui utilisent les leviers.

Différents types de leviers.[modifier | modifier le wikicode]

  • 1ère classe : tape-cul, balance... Le pivot est au centre, la charge et le contrepoids chacun à une extrémité opposée du bras de levier.
  • 2ème classe : casse-noix, brouette ... Le pivot est à une extrémité du bras de levier. La force s'exerce sur l'autre extrémité et la charge est au centre.
  • 3ème classe : pince à pâtes... Le pivot est à une extrémité du bras de levier. La force est au centre et la charge est à l'autre extrémité.
Balance romaine avec levier avec un seul contre poids qui pèse en modifiant la longueur du levier gradué en grammes pour la première position de l'axe et en kg pour la seconde position de l'axe de pesée
Balance de Roberval avec poids étalonnés.

Photos de différents instruments[modifier | modifier le wikicode]

Historique[modifier | modifier le wikicode]

Le levier a été utilisé de plusieurs manières au cours des époques. On pense que le levier a été inventé à la Préhistoire. Ensuite il a probablement été réutilisé en Égypte antique pour monter les blocs de pierre taillée sur les pyramides, du temps des grecs il y a 2250 ans avec Archimède qui a dit : "donnez moi un point d'appui et je soulèverai le monde" et qui a établi les bases de la mécanique des leviers et des fluides, des Romains aussi pour construire tous leurs temples, ponts, aqueducs, et aussi pour peser les objets avec la Balance romaine très simple, portative, et encore utilisée de nos jours pour peser sans électronique, puis en Europe pour construire des châteaux-forts.

Le principe du levier est très utilisé de nos jours, on le retrouve dans : le décapsuleur, le casse noix, le coupe ongle, la Brouette, la pince à pâte, les ciseaux, les cisailles à acier, les tenailles et le pied de biche pour arracher des clous ou soulever des meubles, des crics pour voitures,....

Conclusion[modifier | modifier le wikicode]

Le levier existe depuis très longtemps. Il sert à amplifier une force ou un mouvement grâce à la longueur du bras de levier. Il existe aujourd'hui de nombreux outils utilisant le principe du levier (comme la pince à pâtes…).

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