Travail et puissance

Pour monter une masse à une altitude donnée, il faut vaincre le poids de cette masse. La quantité d'énergie à fournir est toujours la même: peu importe le chemin parcouru. Le travail à fournir est toujours identique. Il est égal au poids du corps multiplié par la hauteur W= P x h soit, en généralisant, au produit de la force appliquée par la distance parcourue: W = F x D.
Les modalités d'action peuvent changer: si l'on veut diminuer la force à exercer, diminuer l'effort, il faut alors augmenter la distance à parcourir de façon à ce que le produit Fx D soit toujours le même. Si un système met très longtemps à effectuer un travail donné on dira qu'il est peu puissant, la puissance étant définie comme le travail divisé par le temps mis pour l 'effectuer P=W/ t.

 

Les poulies

La poulie est un système simple qui permet de modifier la direction d'une force sans en changer l'intensité. Cela permet par exemple de faire un mouvement de traction dirigé vers le bas, alors que la charge doit être tirée vers le haut. Une poulie simple est un système de confort, pas un équipement minimisant la tâche. Par contre, les systèmes à n poulies permettent de diviser l'effort à fournir par n. dans ce cas, la longueur de corde à tirer, c'est-à-dire le déplacement à effectuer est aussi multiplié par n.

 

Le contrepoids

Dans le cas du contrepoids, le principe est différent, puisqu'on profite de l'existence de cette masse qui monte et descend alternativement et du travail qu'elle va fournir lors de son déplacement. Le travail fourni pendant l'élévation d'une charge provient de deux sources: l'opérateur et le contrepoids. Le quasi-équilibre du système (charge + contrepoids) permet de minimiser l'effort à fournir, car il y a récupération d'une partie du travail fourni lors de la redescente. Par contre, il faut remonter le contrepoids avant de le faire de nouveau travailler pour monter une charge.

 

Les engrenages

La démultiplication des forces peut aussi se faire à l'aide d'engrenages. Le principe de départ est "dent pour dent", c'est-à-dire qu'une dent entraîne toujours une autre dent d'engrenage. Les rapports entre les engrenages se calculent proportionnellement aux diamètres des systèmes, en comptant le nombre de dents à la circonférence des engrenages. Pour diminuer l'effort à fournir, on agit, là encore, sur la démultiplication du trajet à parcourir et sur un déplacement circulaire.