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May 08, 2024

Soulever une grosse charge en utilisant des liquides

Une activité hydraulique de Science Buddies Concepts clés PhysiqueIngénierieMachines simplesForcePression Introduction Même l'humain le plus fort ne pourrait pas soulever un camion dans les airs. Notre cerveau,

Une activité hydraulique de Science Buddies

Concepts clésPhysiqueIngénierieMachines simplesForcePression

Introduction Même l’humain le plus fort ne pourrait pas soulever un camion dans les airs. Notre cerveau, cependant, est suffisamment intelligent pour créer un outil capable de soulever des objets lourds à notre place : les ascenseurs hydrauliques ! Vous pouvez les trouver dans les ateliers de réparation automobile, dans les ascenseurs pour fauteuils roulants et même sur les chantiers de construction de gratte-ciel. Ils utilisent de l'eau (ou d'autres liquides) pour augmenter la force disponible pour soulever des objets. Et vous pourrez en construire un dans cette activité ! Essayez-le et découvrez à quel point il est plus facile de soulever grâce à la puissance de l'eau.

Arrière-plan Si vous avez déjà utilisé une brouette, vous savez qu'elle peut aider à soulever des objets lourds : soulever les poignées de la brouette est plus facile que soulever l'objet lui-même. Un ascenseur hydraulique accomplit la même tâche. Il permet de déplacer un objet lourd avec beaucoup moins d'effort.

« Hydraulique » fait référence aux outils qui fonctionnent en déplaçant des liquides, tels que l'eau ou l'huile. Vous ne pouvez pas comprimer de liquides (sauf si vous disposez d’un équipement spécial). Cela signifie que peu importe la force avec laquelle vous appuyez sur un liquide, vous ne pouvez pas modifier sensiblement son volume. Essaye le! Remplissez une seringue de médicament oral avec de l'eau, fermez son extrémité ouverte avec un doigt et essayez d'enfoncer le piston. Vous verrez que vous ne pouvez pas. Même si vous pouviez placer un éléphant sur le piston, il ne comprimerait pas le liquide contenu dans la seringue. Alors, que pourrez-vous faire avec cette énergie hydraulique ?

Dans l’effort visant à déplacer quelque chose, il est non seulement important d’exercer une force, mais également de considérer toute la zone sur laquelle la force est répartie. Pensez à un moment où vous jouiez avec Play-Doh. Enfoncer un doigt dans la pâte est facile, mais enfoncer la paume de votre main dans la pâte est plus difficile – vous avez probablement ressenti plus de résistance. Parce que votre main a une plus grande surface, votre effort est réparti sur une plus grande surface et la pâte ne reçoit pas autant de force pour chaque centimètre carré qu'avec une poussée d'un seul doigt. Pensez maintenant à ce problème à l’envers : parfois, vous voulez moins de force par pouce carré, par exemple lorsque vous essayez de soulever quelque chose. Existe-t-il un moyen de placer un objet sur une surface plus grande afin qu'il crée moins de pression lorsque vous essayez de le soulever ? Essayez l'activité pour le découvrir !

Matériaux

Préparation

Procédure

Observations et résultats Vous avez probablement trouvé plus facile de soulever le pot avec la grande seringue d'aide. Dans cette combinaison, le pot s’est probablement également déplacé sur une distance beaucoup plus courte.

Lorsque vous appuyez sur un piston, le liquide à l’intérieur du système fermé appuie avec une pression égale contre l’autre piston. Étant donné que la pression est créée en appliquant une force sur une zone, une petite poussée sur une petite zone crée la même pression qu’une poussée beaucoup plus importante sur une zone beaucoup plus grande. C'est pourquoi un ascenseur hydraulique peut multiplier une force : vous appuyez sur un petit piston, la pression créée se déplace à travers le liquide vers un piston beaucoup plus grand, et la charge sur le plus grand piston ressent une poussée beaucoup plus forte que celle exercée en premier. fait. Pour cette raison, c'était plus facile et, si vous essayiez, vous pourriez déplacer plus de poids avec une grande seringue auxiliaire qu'avec une petite.

Avez-vous vu comment le liquide était transféré d’une colonne à l’autre au cours du processus ? Étant donné que le volume de liquide ne change pas, le plus grand piston ne bougera pas autant que le plus petit. Mais c’est le compromis pour pouvoir soulever un objet lourd !

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Cette activité vous est proposée en partenariat avec Science Buddies

Chelsea Harvey et E&E News

Jonathan Bean et The Conversation US

Meg Duff, Jeffery DelViscio et Tulika Bose