Objectifs
• Définir machine simple et en donner quelques exemples
• Savoir les domaines d’utilisation de ces machines simples et les forces qui y interviennent

Prérequis : les forces, le poids d’un corps, la masse d’un corps.

Situation problèmes
La grande mère de TAMO, ton camarade de classe ne parvient à tirer l’eau de leur puits nouvellement construit.
Après ton cours sur la généralité sur les machines simples aide-la à construire un dispositif qui lui permettra de réduire ses efforts pour puiser cette eau.

I. Définition

Une machine simple est un dispositif constitué de peu de pièces et permettant de soulever des objets lourds sans fournir trop d’effort physique.
On distingue plusieurs machines simples : Les poulies simples et composés; le treuil ; le plan incliné, le pied de biche ou levier.
Les machines simples permettent de réduire les efforts pour soulever une charge.

II. Description et utilisation de poulies

II.1 Les poulies simples

Une poulie simple est un dispositif constitué d’une roue métallique mobile autour d’un axe fixe soutenue par une chape.
On distingue :
• les polies simples ou poulies de levage,
• les palans (association de plusieurs poulies fixes)
Avec une poulie à un brin, l’intensité de la force \(\overrightarrow F \) à exercer pour soulever une charge est égale à celle du poids \(\overrightarrow P \) de la charge,
\(\overrightarrow F = \overrightarrow P \) soit \(F = P\)
Le seul avantage est que l’on tire du haut vers le bas, c'est-à-dire que l’on utilise le poids de son corps pour soulever une charge

II.2 Les poulies composées

Quand on utilise des systèmes de plusieurs poulies qui travaillent ensemble, on dit qu'on a une configuration de poulies composées.
La configuration de poulies la plus commune est le palan : les poulies sont distribuées en deux groupes (ou moufle), l'un fixe, l'autre mobile. Dans chaque groupe on installe un nombre arbitraire de poulies.
Dans le cas d’un palan à n brins ou à \(n\) poulies, la relation entre l’intensité de la force \(\overrightarrow F \) et le poids \(\overrightarrow P \) de la charge à soulever est donnée par la formule générale suivante :
\(F = nP\)

II.3 La poulie à deux gorges

L’intensité de la force \(\overrightarrow F \) à développer est d’autant plus petite que celle du poids \(\overrightarrow P \) lorsque le rayon de la grande gorge \(R\) est supérieur au rayon de la petite gorge \(r\) c'est-à-dire (\(R \succ r\)).
D’où la relation : \(F \times R = P \times r\)
Avec \(R\) la longueur de la manivelle et \(r\) le rayon du tambour.

III. Description et utilisation du plan incliné

Le plan incliné est un dispositif qui permet de réduire l’intensité de la force \(\overrightarrow F \) nécessaire pour soulever un objet de poids \(\overrightarrow P \). la force \(\overrightarrow F \) à exercer pour soulever la charge est d’autant plus faible que la pente du plan est faible.

IV Inconvénients et avantages des machines simples