Chaque jour, nous sommes exposés à des systèmes simples qui doivent être mis en rotation. A titre d'exemple, on peut citer le fait d'ouvrir des couvercles de conserves, des portes, des pinces, des clés à molette, etc. O couple est la quantité liée à la rotation d'un système. Pour la rotation, il est nécessaire d'appliquer un couple.
Aussi appelé moment de force, le couple est un Grandeur de vecteur qui résulte du produit entre un force appliquée perpendiculairement à un point et à la distance de la zone d'application de la force et de l'axe de rotation.
M = F. X
Les termes de l'équation et les unités de mesure respectives sont :
M = Couple ou moment de force (N.m);
F = Force appliquée (N) ;
X = Bras de levier (m): distance entre le point d'application de la force et l'axe de rotation.
Plus le bras de levier est long, moins il faut de force pour que le système tourne. Plus d'efforts seront nécessaires pour générer une rotation si la force est appliquée trop près de l'axe de rotation. Si les poignées de porte étaient fixées à proximité des charnières, qui sont les axes de rotation, la force exercée pour faire tourner une porte pour l'ouvrir ou la fermer serait trop importante. Voilà pourquoi
les poignées sont installées aussi loin que possible des charnières, ce qui nécessite moins d'efforts pour déplacer la porte.Ne vous arrêtez pas maintenant... Y'a plus après la pub ;)
Le cas de clé de roue
Imaginez qu'un conducteur doive changer le pneu ennuyé d'une voiture. Typiquement, ce type de travail est effectué avec une clé à molette similaire à celle-ci :
Pour une meilleure efficacité, le conducteur doit forcer les extrémités de l'outil en le tournant avec les deux mains dans le même sens.
situation idéalisée
Imaginez que le couple requis pour qu'un boulon de roue tourne soit de 100 N.m. En poussant des deux mains à 40 cm (0,4 m) du centre de rotation, un conducteur tente de retirer les vis. Quelle force faudrait-il appliquer par chaque main pour faire tourner le système ?
En adoptant le sens de rotation antihoraire comme positif, le couple est déterminé comme suit :
M = F. X
100 = F. 0,4
F = 100 0,4
F = 250 N
Nous pouvons conclure que la force exercée par chacune des mains dans la rotation est de 250 N, totalisant une force de 500 N pour que le système tourne.
Utiliser les deux mains pour faire pivoter le système sera toujours plus efficace que d'utiliser une seule main, comme le montre l'image ci-dessus.
Par Joab Silas
Diplômé en Physique
Souhaitez-vous référencer ce texte dans un travail scolaire ou académique? Voir:
JUNIOR, Joab Silas da Silva. « Calculer le couple d'une clé à molette »; École du Brésil. Disponible en: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/calculando-torque-uma-chave-roda.htm. Consulté le 27 juin 2021.
