Comment les poulies fonctionnent Expliquez que Stuff
V ous avez probablement vu les hommes forts de la télévision extraordinaires qui peuvent tirer des voitures avec leurs trains cheveux et faites glisser avec leurs dents. Mais saviez-vous la science peut vous faire fort aussi? Si vous avez besoin de lever d'énormes poids, ne grèvent pas le dos: utiliser la puissance de la science et un dispositif étonnant appelé une poulie. Jetons un coup d'oeil de plus près comment ils fonctionnent!
Quelles sont les poulies?
Photo: Pulleys peut vous aider à soulever des choses lourdes, car plusieurs cordes ou des chaînes supportent le poids supplémentaire. Photo courtoisie Sheldon Rowley de l'US Navy.
Une poulie est simplement une collection d'une ou plusieurs roues sur laquelle vous bouclez une corde pour le rendre plus facile de soulever des choses.
Pulleys sont des exemples de ce que les scientifiques appellent des machines simples. Cela ne signifie pas qu'ils sont emballés avec des moteurs et des engrenages; cela signifie simplement qu'ils nous aident à multiplier les forces. Si vous voulez soulever un poids très lourd, il n'y a que tant de force que vos muscles peuvent fournir, même si vous êtes l'homme le plus fort du monde. Mais utiliser une machine simple, comme une poulie et vous pouvez multiplier efficacement la force de votre corps produit.
Soyons clair sur la masse et le poids!
Avant d'aller plus loin, nous allons être très clair sur la différence entre le poids et la masse. Cela vous aidera à un moment où nous parlons d'utiliser des poulies pour soulever des poids (qui sont vraiment des masses) avec une certaine quantité de force. En un mot:
- La masse est la quantité de choses quelque chose est fait à partir ou contient, en kilogrammes (ou livres).
- Le poids est la quantité de force avec laquelle la gravité de la Terre tire sur une masse particulière: quelque chose est plus massive, plus la force de gravitation, et plus nous dire qu'il pèse.
Photo: Combien de force est un newton? Cette orange, a une masse d'environ 100 g (0,1 kg) donc je dois fournir 1N (un newton) de la force pour le maintenir en l'air. Grosso modo, nous disons que l'orange « pèse » 100 g; à proprement parler, il pèse 1 N.
Comment fonctionnent les poulies
Plus vous avez des roues, et plus les fois boucle la corde autour d'eux, plus vous pouvez soulever.
Si vous avez une seule roue et une corde, une poulie vous aide à inverser le sens de votre force de levage. Alors, comme dans l'image ci-dessous, vous tirez la corde vers le bas pour soulever le poids. Si vous voulez soulever quelque chose qui pèse 100 kg, vous devez tirer vers le bas avec une force équivalente à 100 kg, ce qui est 1000N (newtons). Si vous voulez augmenter le 1m de poids dans l'air, vous devez tirer l'extrémité libre de la corde une distance totale de 1 m à l'autre bout.
Création: Comment poulies fonctionnent 1: Avec une roue, une poulie inverse simplement la direction de la force que vous appliquez. Il ne modifie pas la force de toute autre manière.
Deux roues
Création: Comment poulies fonctionnent 2: Avec deux roues, il est comme si le poids est suspendu à deux cordes (les deux brins de la même corde à gauche), et une poulie de moitié la force de levage dont vous avez besoin. Il est comme soulever le poids avec deux cordes au lieu d'un. Mais vous avez maintenant de tirer le bout de la corde deux fois plus loin pour soulever le poids à la même distance.
Quatre roues
Comment une poulie est comme un levier
Vous pouvez probablement voir qu'une poulie magnifie la force d'une manière similaire à une balançoire à bascule, qui est une sorte de levier. Si vous voulez soulever quelqu'un quatre fois plus lourd que vous sur une balançoire à bascule, vous devez vous asseoir quatre fois plus loin du point d'équilibre (point d'appui) qu'ils ne le sont. Si vous déplacez votre extrémité du levier par 4cm, leur extrémité de la balançoire à bascule monte seulement 1cm. Comme ils se lèvent, ils gagnent une certaine quantité d'énergie potentielle égale à leur poids multiplié par la distance qu'ils se déplacent. Vous perdez exactement la même quantité d'énergie égale-à votre poids (quatre fois plus petit) fois la distance vous déplacer (quatre fois plus). Vous pouvez transférer leur poids beaucoup plus grand parce que vous déplacez votre fin de la balançoire à bascule sur une distance beaucoup plus: l'effet de levier de la bascule permet de produire plus de force en travaillant sur une distance plus grande.
La même chose se produit avec une poulie, sauf que vous tirez sur une corde au lieu de déplacer l'extrémité d'une balançoire à bascule. Pour soulever quelque chose quatre fois plus lourd, vous pouvez utiliser exactement la même force, mais seulement si vous tirez sur la corde quatre fois plus. Si vous regardez ce qui se passe des deux côtés d'une poulie, et multiplier la force par la distance parcourue, vous trouverez c'est la même. De votre côté, vous utilisez une petite force sur une grande distance. De l'autre côté, il y a beaucoup plus de poids, mais elle se déplace une distance plus petite.
Quel est le piège?
Brillant et Pulleys son qu'ils sont. Mais il doit sûrement y avoir un piège? Si vous pouvez soulever 100 kg (1000 Newtons) en tirant avec la force équivalent de seulement 25 kg (250 newtons), sûrement que vous faites un quart seulement que beaucoup de travail et en utilisant seulement un quart plus d'énergie. Et si cela est vrai, vous pourriez construire une sorte d'une poulie qui produirait effectivement l'énergie pour vous: mettre dans une seule unité d'énergie et obtenir quatre unités sur! Cela semble génial!