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L’effet de levier désigne la force nécessaire pour soulever des charges ou pour les déplacer. Celle-ci est produite par un levier, qui en physique et en technique est appelé l’avantage mécanique : le levier rigide peut pivoter sur son axe, comme une bascule.
La loi de levier prend en compte pour cela les leviers de première et deuxième classe. Le point commun de tous les leviers, c’est qu’ils permettent de modifier l’ampleur et la direction des forces. L’effet de levier permet ainsi de soulever et déplacer des charges lourdes avec un effort relativement moindre.
L’effet de levier est donc utilisé dans diverses entreprises d’artisanat, de construction et de production, avec des pieds-de-biche, des clés ou encore des systèmes de palans, afin de faciliter divers travaux de montage, de construction, ainsi que la manutention. L’effet de levier permet en outre d’assurer une transmission de puissance mécanique. Certains processus de travail internes peuvent ainsi être exécutés confortablement et en toute sécurité.
Calcul de la force selon le bras de levier pour des applications professionnelles
L’effet de levier est défini par la loi élémentaire des leviers. Cette loi de physique connue depuis l’Antiquité est la suivante :
Force x Bras de force = Charge x Bras de charge
Couple gauche = Couple droit
Le bras de charge désigne ici le côté sur lequel se situe la charge à mouvoir. Le bras de force désigne le côté sur lequel se situe la force motrice. Le « pivot » ou « point d’appui » est le point sur lequel le levier est pivoté. On en déduit la formule de calcul de la force de levier :
Force de levier pour les leviers de première et deuxième classe
Les avantages mécaniques distinguent généralement les leviers de première et deuxième classe.
Leviers de première classe :
- Les points d’application des forces se situent de côtés différents du levier
- Le pivot se situe au centre du levier
- Les forces agissent dans deux directions et sont en équilibre lorsque les couples gauche et droit sont équilibrés
Leviers de deuxième classe :
- Bras de charge et bras de force se rejoignent
- Le point pivot se situe au bout du levier
- Les forces agissent dans une seule direction
Si les leviers ne sont pas droits, on parle de leviers coudés. Ces-derniers sont utilisés dans les pesons.
Quel que soit le type de levier il faut en outre tenir compte du frottement au niveau du pivot : si le levier est pivoté sur l’axe, une partie de l’énergie utilisée est transformée en chaleur. Il faut donc compter une force additionnelle à la force de levier nécessaire, qui varie en fonction du matériau de levier et de la charge.
Utilisation de la force de levier pour charges lourdes avec des engins de levage
Les engins de levage utilisent l’effet de levier décrit dans la loi du levier et réduisent ainsi considérablement l’effort requis pour soulever et déplacer des charges lourdes. Parmi ces engins figurent non seulement les systèmes et engins de levage manuels, mais aussi électrohydrauliques, avec ou sans fonction inclinable. Les engins de levage se retrouvent en logistique tout comme sur les chantiers et conjuguent une capacité de charge importante et une manipulation aisée et confortable. Voici quelques exemples typiques d’engins de levage :
- Treuils et palans
- Gerbeurs
- Grues
- Appareils d’inclinaison
- Transpalettes
- Appareils de levage
- Palans électriques à chaînes
En raison de leurs transmissions de puissance variables, les engins de levage facilitent le travail dans divers secteurs : ils contribuent à un déroulement des opérations sûr et efficace et augmentent le taux de rotation dans les stocks et la production. En outre, l’utilisation d’engins de levage hautement qualitatifs permet dans bien des cas de réduire considérablement les frais d’exploitation.
FAQ effet de levier
La charge, le contrepoids, le pivot et le levier.
Il est possible de lever une charge lourde en utilisant un contrepoids avec une masse inférieure à celle de la charge en déplaçant le contrepoids à l’extrémité du levier. Ainsi on augmente la longueur du bras de levier. Plus le bras de levier est long et moins il faut de masse pour soulever la charge. De plus il est envisageable de faire varier la place du pivot, si cela est possible. Lorsqu’on déplace le pivot vers la charge, on augmente alors la longueur du bras de levier entre le pivot et le contrepoids. Plus le pivot est proche de la charge et moins il faut de masse pour soulever cette dernière.
Les tenailles, les pinces, les brouettes, les pieds-de-biche.
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