Quelques applications pratiques du principe des leviers
Certaines portes, en particulier à bord des navires, sont fermées à l'aide de verrous pivotants qui s'enclenchent dans une gâche en biseau.
Les verrous pivotants sont des leviers. Si leur poignée est quatre fois plus longue que leur clenche, du moment qu'un effort de 50 livres s'exerce sur celle-là, il se traduit par une force résultante de 200 livres qui s'exerce contre la gâche en biseau où s'enclenche le verrou. Cette gâche en biseau n'est autre qu'un plan incliné, autre élément de machine dont il sera question un peu plus loin. De par sa position et du fait qu'elle est en biseau, cette gâche multiplie encore par quatre les 200 livres d'effort produites par le levier, de sorte que l'effort initial de 50 livres appliqué contre la poignée du verrou se termine par une force de 800 livres appliquée contre le coin qui sert à l'enclencher grâce à une application judicieuse des principes du levier du premier genre et du plan incliné.
Dans l'armée, la culasse des gros canons nous montre une autre application ingénieuse du principe des leviers.
La fig. 10 permet de constater que la vis obturatrice du canon est munie de filets sectionnés qui peuvent s'insérer dans un taraudage correspondant de la culasse. En faisant faire à cette vis-tampon une fraction de tour une fois qu'elle a été insérée dans la culasse, le canonnier l'y assujettit solidement. Cette opération de verrouillage s'accomplit au moyen d'un levier qui se trouve relié à un point d'appui par une courte tige qui met en application les principes du levier de deuxième genre. Avec un avantage mécanique de 10, un effort de traction de 100 livres sur ce levier insère la vis solidement dans la culasse avec une force équivalant à ½ tonne.
Lorsqu'à l'entrepôt il est nécessaire d'ouvrir les caisses de marchandises, on a recours à une pince monseigneur (wrecking bar) dont la fig. 11 nous fait voir un échantillon à l'œuvre. Ce type de pince n'est rien moins qu'un levier du premier genre. Si vous observez bien de quelle manière sont courbées ses extrémités, vous vous rendrez compte de l'énorme avantage mécanique qu'elles assurent. En vous servant des chiffres insérés dans la figure, pouvez-vous calculer quel est l'avantage mécanique qu'assure cette pince ? La réponse devrait être: A.M. = 5.
La grue mécanique (crâne) que fait voir notre fig. 12 sert à déplacer les fardeaux comparativement légers dans les entrepôts.
Si vous examinez bien cette grue, vous vous rendrez compte qu'elle est équipée d'après le principe des leviers du troisième genre, du fait que l'effort se trouve appliqué entre le point d'appui et la charge. Cette disposition ne procure qu'un avantage mécanique inférieur à 1. En d'autres termes, lorsque cette grue doit soulever un fardeau d'une demi-tonne, il lui faut exercer sur le câble de traction un effort supérieur à cette charge. De combien plus fort ? En vous servant de la formule
que trouvez-vous ?
C'est bien cela: E = 1,333 livres.
Et maintenant, du fait que le câble tire à un angle de 22° au point "E", vous pouvez vous servir de vos connaissances en trigonométrie pour constater que, afin de soulever un fardeau (le 1,000 Ivres, il faudra exercer sur le câble une traction de l'ordre de 3,560 livres! A bien y songer, ce type de machines n'est guère avantageux, mais comme les charges qu'elle doit déplacer sont généralement faibles et que la vitesse est toujours un facteur important, une petite grue de ce genre rend toujours d'appréciables services.
Pour soulever et retenir de très lourdes; charges, on se sert d'un crochet à verrou du genre que fait voir notre fig. 13 (a et b).
Ce crochet en bec de pélican (pélican hook) nous fait voir une application très ingénieuse du principe des leviers du deuxième genre. Observez attentivement comment le crochet est disposé, de manière que la charge se trouve à exercer son effort près du point d'appui.
Le bras de résistance "R" est très court. Le verrou, par ailleurs, exerce son action à une distance "E" relativement éloignée du point d'appui et il sert à maintenir solidement en place le bec du crochet. Si le fardeau exerce sa traction à 1 pouce du point d'appui, on se rend compte de l'énorme avantage mécanique qui permet à ce crochet de supporter jusqu'à 6½ tonnes sans qu'il y ait danger de forcer le verrou.
La fig. 14 nous montre deux ouvriers qui savent se servir de leur tête pour ménager leurs muscles.
Au lieu de s'éreinter à peser contre la foreuse qu'ils utilisent, ils ont recours à un colombage qui leur permet d'appliquer de fort judicieuse façon le principe des leviers du deuxième genre.
Si la foreuse est placée à mi-chemin de la longueur du colombage, l'avantage mécanique qu'obtiennent les deux ouvriers est de 2. Selon vous, quel serait le moyen d'accroître encore considérablement cet avantage mécanique ? C'est ça, il suffirait de déplacer la foreuse un peu plus à gauche, vers le point d'appui. Une connaissance des leviers et des avantages qu'ils assurent est toujours utile à quiconque veut ménager ses muscles.
