Comment fabriquer un système de poulie qui fonctionne

Créez facilement une poulie fonctionnelle avec vos enfants pour découvrir les principes de la physique en s'amusant.

1. Matériel nécessaire. Rassemblez une bobine de fil vide ou une poulie en plastique, de la ficelle solide (environ 2 mètres), un crochet à vis ou une branche d'arbre solide, un petit seau ou contenant, et des objets à soulever comme des jouets ou des livres. Vous pouvez aussi utiliser une boîte de conserve vide avec les bords lissés, ou même fabriquer une poulie avec du carton épais et un crayon.
2. Construction de la poulie simple. Fixez solidement votre point d'ancrage (crochet, branche) à environ 2 mètres de hauteur. Passez la ficelle dans la poulie ou autour de la bobine. Attachez une extrémité de la ficelle au seau et gardez l'autre extrémité libre pour tirer. Testez d'abord avec un objet léger pour vérifier que tout tient bien. Cette poulie simple change la direction de votre effort : au lieu de soulever vers le haut, vous tirez vers le bas.
3. Améliorer votre système. Pour créer une poulie composée plus efficace, ajoutez une deuxième poulie. Attachez une poulie au point fixe en hauteur, et une autre au seau. Passez la ficelle en faisant plusieurs allers-retours entre les deux poulies. Plus vous avez de segments de ficelle qui supportent le poids, moins vous devrez exercer de force. Avec deux poulies, vous diviserez par deux l'effort nécessaire, mais vous devrez tirer deux fois plus de ficelle.
4. Test et expériences. Commencez par soulever des objets légers, puis augmentez progressivement le poids. Comparez l'effort nécessaire pour soulever le même objet à la main, puis avec votre poulie. Essayez de soulever différents objets : livres, jouets, bouteilles d'eau. Mesurez la distance que vous devez tirer la ficelle par rapport à la hauteur de levage de l'objet. Notez vos observations et discutez de ce que vous constatez.
5. Comprendre le fonctionnement. Expliquez à vos enfants que les poulies nous aident de deux façons : elles peuvent changer la direction de notre effort (tirer vers le bas au lieu de pousser vers le haut) et réduire la force nécessaire. Montrez-leur que quand on utilise moins de force, on doit compenser en tirant plus de ficelle. C'est le principe de l'échange entre force et distance. Les grues, les ascenseurs et même les stores utilisent ce principe.