Les leviers
Accrosdelauto.be Avec un levier, tu peux facilement multiplier les forces. Il y a toujours une barre qui tourne autour d’un point d’appui. Si tu exerces une force sur cette barre, tu soulèves la charge.
la force est la poussée exercée sur le levier le point d’appui est le point autour duquel tourne le levier la charge est le poids qui est déplacé de l’autre côté du levier
‘Donnezmoi un levier suffisamment long et un point d’appui et je soulèverai le monde’ Il existe trois catégories de leviers. Tout dépend de la position du point d’appui, de la charge et de la force.
Archimède, mathématicien grec (203 av. JC)
Leviers primaires
Leviers secondaires
Leviers tertiaires
Sur un levier primaire, comme une pince ou le frein d’un vélo, le point d’appui se situe entre la charge et la force.
Sur un levier secondaire, comme une brouette ou un casse-noix, la charge se situe entre le point d’appui et la force.
Sur un levier tertiaire, comme une canne à pêche ou une pincette, la force se situe entre le point d’appui et la charge.
A
xA=
B
xB
Plus le point d’appui est proche de la charge, moins il faut de force pour soulever la charge. Tu pourrais même soulever un camion chargé au maximum avec un levier, mais il te faudrait une barre très très longue. Pour équilibrer un levier, le produit de la force et la distance entre l’effort et le point d’appui doit être égal au produit de la charge et de la distance entre la charge et le point d’appui.
Le circuit électrique L’électricité est une source d’énergie. Une énergie que l’on peut facilement transformer en mouvement, lumière ou chaleur.
conducteur
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L’électricité est en mouvement dans un circuit fermé. Pour pouvoir utiliser de l’électricité comme source d’énergie, il faut donc créer un circuit électrique. Ce n’est pas par hasard que les batteries et les prises de courant ont deux points de connexion. Si tu relies les points de connexion de ces sources avec un consommateur, comme un moteur ou une lampe, du courant se met à circuler.
Si tu places deux consommateurs ou plus dans un circuit électrique, tous recevront du courant. Mais la quantité d’énergie qu’ils reçoivent dépend entre autres de la manière dont ils sont branchés.
source de tension
Les conducteurs sont des matériaux qui laissent bien passer le courant: le fer, le cuivre... Les isolants sont des matériaux qui ne laissent pas passer le courant: le bois, le verre, le caoutchouc...
La source de tension est une source d’énergie électrique: une pile, une prise de courant...
Si les consommateurs sont placés les uns derrière les autres (en série), la source de tension répartit le courant sur les différents consommateurs. Dans
montage en série
, un la tension qui arrive sur chaque récepteur sera donc plus faible. Du coup, les consommateurs pourront fournir moins de puissance que s’ils étaient seuls sur le circuit électrique (la lumière produite par les ampoules sera moins intense). Et si un consommateur est défectueux, le circuit électrique s’interrompt.
montage en parallèle, chaque
Dans le cas d’un
consommateur reçoit son propre embranchement dans le circuit électrique. Si l’un des consommateurs tombe en panne, les autres continuent de fonctionner. Grâce à ces embranchements, chaque consommateur reçoit 100% de la tension de la source, c’est-à-dire un courant plus fort que dans un montage en série. Du coup, les consommateurs peuvent fonctionner à pleine puissance et la lumière produite par les ampoules a une intensité maximale.
tension
, exprimée en volts (V), à la différence On pourrait comparer la de pression entre deux tonneaux d’eau placés à des hauteurs différentes.
consommateur
commutateur ou interrupteur
Un consommateur a besoin d’électricité pour fonctionner: une lampe, un frigo… La différence de tension permet au courant de circuler.
Un interrupteur permet d’ouvrir et de fermer le circuit. Sans lui, la télé serait tout le temps allumée ou ta lampe de bureau brillerait jour et nuit.
Si l’on relie les tonneaux par un tuyau, l’eau du tonneau du haut va s’écouler vers le tonneau du bas. La quantité d’eau qui s’écoule par seconde est appelée débit. Le débit de charges électriques qui s’écoule à travers un conducteur est baptisé et s’exprime en ampères (A).
intensité du courant
puissance
Pour calculer la , que l’on exprime en watts (W), il faut multiplier la tension par l’intensité du courant.
Les ports de la décision Pour faire circuler l’électricité, il faut un circuit électrique. Pour décider quand l’électricité circule et quand elle ne circule pas, il faut un interrupteur. Car l’interrupteur permet d’ouvrir ou de fermer le circuit.
ENTRÉE
TRAITEMENT
BOUTON À GLISSIÈRE
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Le centre du tableau te montre comment cette conversion s’effectue. Trois ports décident si un signal passe ou non: les ports AND, OR et NOT. A l’entrée, un capteur ou un interrupteur te permet d’ouvrir ou de fermer le circuit. Les capteurs réagissent à la lumière et à la chaleur. C’est toi qui actionnes les boutons-poussoirs et à glissière. Un vibreur, un circuit-relais et une ampoule se chargent de la sortie.
SORTIE VIBREUR
AND
CAPTEUR DE LUMIÈRE
RELAIS
Le port AND a deux entrées et doit recevoir du courant par les deux entrées pour laisser passer l’électricité. Tout comme un CD ne commence à tourner qu’une fois que tu as appuyé sur le bouton Power de la chaîne hi-fi ET sur le bouton Play.
OR
Le port OR a aussi deux entrées. Ce port laisse passer l’électricité dès qu’il reçoit au moins une fois du courant. Comme le chauffage qui se met en marche lorsque le thermostat remarque qu’il fait trop froid OU lorsque tu pousses toi-même sur le bouton.
CAPTEUR DE CHALEUR
BOUTON-POUSSOIR
Tu peux maintenant jouer à laisser circuler le courant... ou pas. Le tableau de décision te montre comment ça marche. A gauche: l’entrée. A droite: la sortie. Le fil électrique te permet de faire des branchements et des connexions. Entre le bouton et l’ampoule, par exemple. Si tu appuies sur le bouton, l’ampoule s’allume. Soit le courant circule, soit il ne circule pas.
AMPOULE
C’est la même chose dans un ordinateur. Il faut savoir que l’ordinateur traite des signaux électriques, qui ne peuvent être que de deux sortes: courant absent (0) ou courant présent (1). Il convertit donc de longues séries de 0 et de 1 en images, lettres et signes.
NOT
Le port NOT inverse le signal qu’il reçoit. S’il reçoit du courant, il n’en transmet pas. Et vice versa. Quand le conducteur sort de sa voiture sans éteindre les phares, un signal sonore retentit pour l’en avertir. Un bouton intégré dans la portière est relié à un port AND via un port NOT, et un capteur de lumière intégré dans les feux avant est connecté avec l’autre entrée AND. Le bouton émet un signal s’il n’est PAS enfoncé, ce qui déclenche le signal sonore lorsque la portière s’ouvre tandis que les phares sont allumés.
Force et mouvement La plupart des objets ne bougent pas. Pour les mettre en mouvement, il faut exercer une force sur eux.
Imagine: tu as pris place dans une voiture de course et tu as bien fixé ton harnais. Soudain, le pilote met les gaz à fond. La voiture fait un bond en avant et toi, tu es projeté contre le dossier. C’est parce qu’un objet au repos veut rester au repos.
Ton corps n’a aucune envie de subir le changement brutal de mouvement et veut rester là où il était. C’est ce que les scientifiques appellent la loi de l’inertie. Une loi découverte par… Isaac Newton. L’inverse est tout aussi vrai. Dès qu’un objet est en mouvement, il veut rester en mouvement. C’est ce qui explique que tu voles en avant quand tu es dans un véhicule qui doit freiner précipitamment. D’où l’importance de toujours boucler ta ceinture.
Accrosdelauto.be L’unité qui mesure la force est le newton. Cette unité doit son nom au scientifique anglais Isaac Newton, qui a étudié le phénomène au 17e siècle. 1 newton correspond environ à la force nécessaire pour soulever une pomme.
F=mxa
F = force m = masse a = accélération
Les découvertes de Newton ne se sont pas arrêtées là. Il a constaté qu’un objet ne change pas de vitesse sans raison, mais qu’il faut une force pour accélérer ou freiner son mouvement. Autrement dit, tout changement de mouvement doit être proportionnel à la force exercée sur l’objet. Ou, si l’on résume par une formule: F=mxa. Cette formule permet de calculer la force nécessaire pour donner un certain changement de vitesse à un objet qui a une certaine masse. Le m représente la masse en kilos.
Le a indique l’accélération en nombre de mètres par seconde au carré. Le produit des deux donne la force (F) en newtons. Un newton est donc la force nécessaire pour communiquer à une masse de 1 kilogramme une augmentation de vitesse de 1 mètre par seconde chaque seconde. Petit exemple: la force nécessaire pour donner une accélération de 20m/s² à une voiture de course de 600 kilos est de 600x20 = 12000 N. La Citroën DS cidessus pèse 1200 kilos, soit le double de notre exemple. Si l’on applique la même force, l’accélération sera donc de 10m/s². Tu piges?