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Le levier

Secondaire 1-2

Le levier est une machine simple composée d’une pièce rigide allongée qui pivote autour d’un point d’appui.

Dans un levier, trois éléments sont à considérer : la force motrice, le point d’appui et la force résistante.

  • La force motrice est la force appliquée sur le levier.

  • Le point d’appui est le point fixe autour duquel le levier pivote.

  • La force résistante, aussi appelée charge, est le poids de l’objet à soulever.

La force motrice est l’endroit où on applique la force, le point d’appui est l’endroit autour duquel le levier pivote et la force résistante (ou charge) est l’endroit où se situe l’objet à soulever.

Le levier permet de diminuer la force nécessaire pour déplacer ou déformer un objet.

Plus l’objet est proche du point d’appui, plus la force motrice nécessaire pour soulever ou déformer l’objet est petite.

Les deux cas suivants représentent des situations où un objet à soulever est plus ou moins proche du point d’appui.

Une personne soulève une boite à l’aide d’un levier. L’objet à soulever est loin du point d’appui. La force motrice est grande.

L’objet à soulever est loin du point d’appui. La force motrice nécessaire pour soulever l’objet est grande.

Une personne soulève une boite à l’aide d’un levier. L’objet à soulever est proche du point d’appui. La force motrice est petite.

L’objet à soulever est proche du point d’appui. La force motrice nécessaire pour soulever l’objet est petite.

Astuce

Le nom du type de levier indique quel élément est placé au centre du levier.

  • Dans le levier interappui, le point d’appui est au centre.

  • Dans le levier interrésistant, la force résistante est au centre.

  • Dans le levier intermoteur, ou interforce, la force motrice est au centre.

Les machines simples : le levier

Les machines simples : le levier

Le levier interappui

Dans un levier interappui, le point d’appui est situé au centre, c’est-à-dire entre le point d’application de la force motrice et le point d’application de la force résistante (charge).

Une longue planche appuyée au centre sur un point d’appui. À une de ses extrémités, il y a une boite (force résistante) et à l’autre extrémité, c’est l’endroit où la force motrice est appliquée.

Un levier interappui

Les avantages du levier interappui

  • Quand le point d’appui est plus proche de la charge que de l’endroit où on applique la force motrice, l’effet de la force motrice est multiplié. Le levier permet ainsi d’effectuer des tâches qui demandent une grande force.

  • Quand le point d’appui est plus proche de l’endroit où on applique la force motrice que de la charge, la vitesse et la précision du mouvement sont augmentées.

Une main qui retire un clou à l’aide d’un marteau. La force motrice est appliquée par la main, le point d’appui est situé sur la tête du marteau et la force résistante est appliquée par le clou.

Un marteau

Source : Adapté de Rozhkov Denis, Shutterstock.com

Le point d’appui est plus proche de la charge (force résistante) que de l’endroit où la force motrice est appliquée. L’effet de la force motrice est multiplié.

Une main qui coupe du papier à l’aide de ciseaux. La force motrice est appliquée par la main, le point d’appui est situé sur le rivet qui joint les deux lames et la force résistante est appliquée par le papier.

Des ciseaux

Source : Adapté de Butterfly Hunter, Shutterstock.com

Le point d’appui est un peu plus proche de l’endroit où la force motrice est appliquée que de la charge (force résistante). La vitesse et la précision des lames sont augmentées.

Le levier interrésistant

Dans un levier interrésistant, la force résistante (charge) est appliquée au centre, c’est-à-dire entre le point d’application de la force motrice et le point d’appui.

Une longue planche avec une boite au centre (force résistante) est appuyée sur un point d’appui à une de ses extrémités. La force motrice est appliquée à l’extrémité libre de la planche.

Un levier interappui

Les avantages du levier interrésistant

Puisque la charge est toujours plus près du point d’appui que l’endroit où on applique la force motrice, la force est toujours multipliée. Le levier permet ainsi d’effectuer des tâches qui demandent une grande force.

Une main qui casse une noix à l’aide d’un casse-noix. La force motrice est appliquée par la main, la force résistante est appliquée par la noix et le point d’appui est le rivet au bout du casse-noix.

Un casse-noix

Source : Adapté de Anatoliy Sadovskiy, Shutterstock.com
Une main qui débouche une bouteille avec un décapsuleur. La force motrice est appliquée par la main, la force résistante est appliquée par le bouchon et le point d’appui est au bout du décapsuleur.

Un décapsuleur

Source : Adapté de Taras Kvakush, Shutterstock.com

Le levier intermoteur

Le levier intermoteur est aussi appelé le levier interforce. Dans un levier de ce type, la force motrice est appliquée au centre, c’est-à-dire entre le point d’application de la force résistante et le point d’appui.

Une longue planche avec une boite à une extrémité (force résistante) est appuyée sur un point d’appui à l’autre extrémité. La force motrice est appliquée au centre de la planche.

Un levier intermoteur

Les avantages du levier intermoteur

Puisque la charge (force résistante) est toujours plus loin du point d’appui que l’endroit où on applique la force motrice, la vitesse et la précision du mouvement sont toujours augmentées. Le levier permet ainsi d’effectuer des tâches qui demandent de la précision ou de fournir une grande vitesse à un objet.

Une pince à épiler. Le point d’appui est situé à la jonction des deux pattes de la pince, la force motrice est appliquée dans le milieu de la pince et la force résistante est appliquée aux bouts de la pince.

Une pince à épiler

Source : Adapté de Yellow Cat, Shutterstock.com
Un joueur de hockey lance une rondelle avec un bâton de hockey. Le point d’appui est situé dans le haut du bâton, qui est dans sa main gauche, la force motrice est appliquée par sa main droite au centre du bâton et la force résistante est appliquée par la rondelle sur la palette du bâton.

Un bâton de hockey

Source : Adapté de Ruslan Shevchenko, Shutterstock.com

Exercice de synthèse

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