Vous êtes-vous déjà demandé comment les ascenseurs montent et descendent? Ils utilisent des poulies! Une poulie est un dispositif simple qui n’est constitué que d’une corde et d’une roue. En enroulant la corde sur la roue, vous pouvez utiliser une poulie pour changer la direction d’une force. (La boucle de corde sur un mât de drapeau est un exemple simple de poulie.) Mais en utilisant plusieurs poulies en même temps, la force est amplifiée. En d’autres termes, les poulies facilitent le levage de charges lourdes. Dans ce projet, vous découvrirez les systèmes de poulies et leur fonctionnement en utilisant des sacs à sandwich de marque Ziploc®!
En savoir plus :
L’avantage mécanique d’une machine (comme celle-ci!) se mesure à la facilité avec laquelle la machine permet d’accomplir quelque chose. Dans ce cas, soulever des billes. Dans un monde parfait, ce système de poulies double votre avantage mécanique, ce qui signifie que la force nécessaire pour soulever un objet n’est que la moitié du poids de l’objet. Ainsi, si vous devez soulever six billes, un système de poulie parfait n’aurait besoin que de trois billes pour les soulever. Cependant, nous ne vivons pas dans un monde parfait. Il y a d’autres forces à l’œuvre, comme la friction, qui réduisent l’avantage mécanique, de sorte que votre système de poulie nécessitera probablement le poids d’environ quatre billes pour en soulever six.
Mais vous pouvez continuer à expérimenter! Pouvez-vous imaginer des moyens de réduire la friction dans votre système pour créer une poulie plus efficace? Essayez et voyez à quel point vous pouvez vous approcher d’une poulie parfaite!
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Construisez un système pour soulever un poids en utilisant quelque chose de plus léger. Comparez une poulie simple et une poulie composée pour tester laquelle est la plus efficace. |
MATÉRIEL
- 2 goujons
- Ruban adhésif
- Fil
- Épingle à linge
- Bobine de ruban fin
- Anneaux (anneaux en plastique, anneaux de relieur, etc.)
- Petits élastiques
- Billes ou boules de gomme
ÉTAPES
- 1 Rassemblez votre matériel.
- 2 Mettez la bobine de ruban sur l’extrémité d’un goujon, puis enroulez un élastique autour de l’extrémité pour empêcher la bobine de tomber. Fixez le goujon à une table, de sorte que la bobine soit suspendue au bord de la table et puisse tourner librement. C’est la roue de votre poulie!
- 3 Coupez un morceau de fil assez long pour qu’il soit suspendu au-dessus de la roue de la poulie, mais il ne faut pas que ses extrémités touchent le sol. Attachez chaque extrémité du fil autour des pattes des pince-notes repliables.
- 4 Prenez deux sacs à sandwich de marque Ziploc®. Déposez le même nombre de billes dans chaque sac.
- 5 Fixez le haut de chaque sac à l’aide d'un des pince-notes repliables, de sorte que les deux sacs soient reliés par le fil.
- 6 Faites passer le fil sur la roue de la poulie, de sorte que les sacs pendent de chaque côté. Vous avez fabriqué une poulie fixe! Observez ce qui se passe. Les sacs restent-ils à la même hauteur? Que se passe-t-il si vous ajoutez une autre bille à l’un des sacs?
- 7 Nous allons maintenant ajouter une deuxième poulie au système pour créer une poulie composée. Fixez un autre goujon sur la table à une distance de 10 à 12 cm du premier. Placez un élastique autour de l’extrémité.
- 8 Détachez le fil des deux pince-notes repliables. Coupez un nouveau morceau de fil d’environ 10 cm de long et utilisez-le pour attacher l’un des pince-notes repliables à un anneau en plastique.
- 9 Coupez un morceau de fil légèrement plus long que le premier morceau de l’étape 3. Attachez une extrémité de ce fil plus long au deuxième goujon que vous avez fixé. Veillez à bien attacher le fil entre les élastiques et la table, afin qu’il reste bien fixé sur le goujon.
- 10 Passez le long fil dans l’anneau en plastique. Attachez l’extrémité du fil dans les pattes du deuxième pince-notes repliables.
- 11 Laissez le sac avec l’anneau pendre entre les deux goujons et faites passer le fil sur la roue de poulie (la bobine de ruban) en veillant à ce que le deuxième sac pende sur le côté. Vous avez fabriqué une deuxième poulie! Cette combinaison d’une poulie fixe (la bobine) et d’une poulie mobile (l’anneau) est appelée une « poulie composée ».
- 12 Testez maintenant à l’aide d’un poids le nouveau système de poulie composée. Le sac entre les goujons est le poids que vous essayez de soulever, et la force qui le soulève est l’autre sac. Que se passe-t-il si vous utilisez le même poids dans chaque sac? Maintenant, que se passe-t-il si vous retirez une partie de ce poids du sac qui exerce la force?
- 13 Vous pouvez remplacer le sac sur l’anneau par une petite boîte en carton attachée à l’anneau pour créer une cabine d’ascenseur pour les jouets. Observez le poids qu’il faut utiliser pour soulever différents jouets ou objets ménagers.
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