1. Effort et charge :Il existe deux forces principales impliquées dans un système de roue et d'essieu :l'effort (force d'entrée) et la charge (force de sortie). L'effort est généralement appliqué au bord ou à la jante de la roue, tandis que la charge est appliquée à un point plus proche de l'essieu.
2. Avantage mécanique :Le système de roue et d'essieu offre un avantage mécanique, qui est le rapport entre la force de sortie (charge) et la force d'entrée (effort). L'avantage mécanique est déterminé par le rapport entre le rayon de la roue (distance du centre au point où l'effort est appliqué) et le rayon de l'essieu (distance du centre au point où la charge est appliquée).
3. Amplification du couple :lorsqu'une force est appliquée sur le bord de la roue, elle crée un couple qui fait tourner la roue autour de l'essieu. En raison de l’avantage mécanique du système, un effort relativement faible appliqué au niveau de la roue peut vaincre une charge beaucoup plus importante fixée près de l’essieu. Plus le rayon de la roue est grand par rapport au rayon de l'essieu, plus l'amplification du couple obtenue par le système est importante.
4. Principe du bras de levier :Le système de roue et d’essieu applique essentiellement le principe des leviers. La force d'effort agit sur un bras de levier plus long (rayon de la roue), tandis que la force de charge agit sur un bras de levier plus court (rayon de l'essieu). En augmentant la longueur du bras de levier d'entrée (rayon de la roue) par rapport au bras de levier de sortie (rayon de l'essieu), le système multiplie la force d'entrée.
5. Efficacité :les systèmes de roues et d'essieux réels ne sont pas parfaitement efficaces en raison de la friction entre les pièces mobiles, de la déformation des matériaux et d'autres facteurs. Une certaine énergie est perdue lors du fonctionnement du système, ce qui entraîne un rendement mécanique généralement inférieur à 100 %.
Exemples de systèmes de roues et d'essieux :
un. Poignées de porte :Une poignée de porte est un simple système de roue et d'essieu où le bouton (roue) est fixé à l'arbre (essieu) qui ouvre ou ferme la porte. Tourner le bouton applique une force qui fait tourner l’essieu et ouvre la porte.
b. Volants :Dans les véhicules, le volant est un volant fixé à une colonne de direction (essieu) qui permet aux conducteurs de changer la direction des roues en faisant tourner le volant.
c. Poulies :Les poulies sont des roues à gorge fixées à un support, souvent utilisées dans les systèmes de levage. Lorsqu'une corde est enroulée autour d'une poulie, une force appliquée à une extrémité de la corde fait tourner la poulie, soulevant la charge à l'autre extrémité.
d. Moulins à vent :Les moulins à vent utilisent la force du vent sur leurs grandes pales (roues) pour faire tourner l'essieu qui entraîne la machinerie pour moudre le grain ou produire de l'électricité.
En résumé, un système de roue et d'essieu fonctionne en amplifiant la force d'entrée (effort) grâce au principe des leviers et de la multiplication du couple. Il se compose d'une roue fixée à un essieu, où la force d'entrée est appliquée à la roue et la force de sortie est générée plus près de l'essieu. Cette machine simple trouve une application dans divers objets et machines du quotidien pour soulever, tourner ou changer efficacement la direction des forces.
