Poulie

Une poulie hâvraise sur un voilier

Une poulie est une pièce en forme de roue et servant à la transmission du mouvement. Elle est destinée à être utilisée avec une courroie, une corde, une chaîne ou un câble, la forme de la jante étant adaptée aux cas d'utilisation.

On donne parfois (voile) le nom de poulie à une moufle contenant une poulie à gorge, laquelle prend le nom de réa, la chape (la partie fixe) composée de deux joues est parfois équipée d'un anneau métallique destiné à frapper un cordage, le ringot. Il existe des poulies simples, ou à réas multiples.

Efficacité mécanique d'une poulie

Une poulie (ou un système de poulies) peut avoir différents usages. Une application immédiate consiste à pouvoir déplacer une charge dans une direction différente de celle d'application de la force. Cependant, il est également possible de démultiplier la force de levage en jouant sur le déplacement différentiel des éléments qui composent le système. Le principe, très simple, s'explique par la conservation du travail au sein du système (en l'absence de frottements). Lorsque la charge F₀ est déplacée d'une distance u₀, le travail fourni pour la déplacer est égal à F₀u₀. Il est nécessairement égal au travail de la force appliquée à l'autre extrémité de la corde. Ainsi, si l'autre extrémité a été déplacée de u₁ (différent de u₀), la force appliquée F₁ vérifie F₀u₀ = F₁u₁ soit

Le rapport

est appelé rapport de démultiplication. La conception d'un système de poulies vise simplement à augmenter le plus possible ce rapport, en multipliant la longueur de corde nécessaire pour déplacer le point d'application de la charge.

Une autre explication utilise la mécanique statique pour observer que la charge appliquée sur un moufle est distribuée entre les différents brins traversant le moufle (cf. schémas ci-après).

Utilisation des poulies avec une courroie

Il y a généralement deux poulies et une courroie (et parfois un galet tendeur). Le profil d'une poulie dépend de la courroie utilisée. Avec une courroie courbée, la poulie est une simple roue avec des arrondis sur son profil (pour maintenir la courroie). Avec une courroie plate, la poulie a une (ou plusieurs) gorge(s), ce qui réduit le glissement. Et avec une courroie synchrone, qui est dentée, la poulie est elle aussi également dentée. Les poulies pour les courroies synchrones peuvent se présenter sans ou avec un (ou deux) flasque(s) pour maintenir la courroie.

Utilisation des poulies avec une corde ou un câble

• 

  Poulie simple fixe (rapport 1).

• 

  Poulie simple mobile (rapport 2).

• 

  Poulies composées (rapport 2).

• 

  Palan composé de deux moufles (rapport 4).

Poulies simples

Il existe beaucoup de manières d'utiliser les poulies. Quand on emploie une seule poulie pour faire un travail, on dit qu'on a une configuration de poulie simple.

Poulie simple fixe

Le déplacement d'une charge est le cas d'utilisation le plus courant d'une poulie : une charge est accrochée à une extrémité d'une corde passant par une poulie fixée à un support, en exerçant une force suffisante à l'autre extrémité, on déplace la charge. Cette configuration est appelée poulie simple fixe.

Une poulie simple fixe n'a l'avantage mécanique que de pouvoir exercer la force dans une direction différente à celle du déplacement, la force qui doit être appliquée est la même que celle qui est requise pour déplacer l'objet sans la poulie.

Le point d'ancrage doit supporter la force nécessaire au déplacement de l'objet plus la force de traction, soit environ deux fois cette force. En cas de levage — point d'ancrage au-dessus de la charge — cette force correspond au poids de l'objet. (Selon la direction de traction, on appelle cela l'« effet poulie », bien connu des alpinistes.)

Poulie simple mobile

Une autre façon d'utiliser une poulie est de la fixer à la charge, de fixer une extrémité de la corde au support et de tirer avec l'autre extrémité, pour déplacer à la fois la poulie et la charge. Cette configuration est appelée poulie simple mobile ou poulie inversée.

La poulie simple mobile permet de réduire la force nécessaire au déplacement de moitié (le point d'ancrage supportant l'autre moitié), mais nécessite un déplacement de l'extrémité de corde tirée du double de la distance du déplacement de la charge.

Poulies composées

Quand on utilise des systèmes de plusieurs poulies qui travaillent ensemble, on dit qu'on a une configuration de poulies composées.

La configuration de poulies la plus commune est le palan : les poulies sont distribuées en deux groupes (ou moufle), l'un fixe, l'autre mobile. Dans chaque groupe on installe un nombre arbitraire de poulies. La charge est unie au groupe mobile.

Voir aussi

Articles connexes

• Mécanique statique
• Palan

Liens externes

• Site Mécanique de l'Université du Mans
• Un site scout
• Petite démonstration animée de palans à 2, 4 ou 6 poulies

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