Qu'est-ce qu'un calculateur de levier ?
Le levier est l'une des six machines simples classiques : une barre rigide qui pivote autour d'un point d'appui. Ce calculateur applique la loi du levier pour déterminer l'avantage mécanique (AM) de n'importe quel levier ainsi que la force de sortie (la charge) qu'il peut produire. Il fonctionne pour les leviers des trois genres (inter-appui, inter-résistant et inter-moteur), à condition de saisir le bras de force et le bras de charge mesurés depuis le point d'appui.
Comment l'utiliser
Saisissez le bras de force — la distance entre le point d'appui et l'endroit où vous exercez votre effort (\(d_{in}\)) — puis le bras de charge — la distance entre le point d'appui et la charge (\(d_{out}\)). Utilisez l'unité de longueur de votre choix, du moment qu'elle reste la même partout. Vous pouvez aussi indiquer la force d'effort que vous appliquez (\(F_{in}\)) pour connaître la force de charge obtenue. L'avantage mécanique vous indique combien de fois le levier multiplie votre force.
La formule expliquée
Le principe des moments établit qu'un levier en équilibre vérifie $$F_{in} \cdot d_{in} = F_{out} \cdot d_{out}.$$ En réarrangeant cette égalité, on obtient l'avantage mécanique $$MA = \frac{d_{in}}{d_{out}} = \frac{F_{out}}{F_{in}}.$$ Un AM supérieur à 1 signifie que le levier multiplie la force (vous échangez de la distance contre de la force) ; un AM inférieur à 1 signifie qu'il multiplie au contraire la distance et la vitesse.
Exemple concret
Un pied-de-biche possède un bras de force de 100 cm et un bras de charge de 25 cm. $$MA = \frac{100}{25} = 4.$$ Si vous poussez avec une force d'effort de 50 N, la force de charge atteint $$50 \times 4 = 200 \text{ N}$$ : la barre quadruple votre effort.
FAQ
Quelles unités dois-je utiliser ? N'importe quelles unités, tant qu'elles sont cohérentes. Les longueurs des bras doivent simplement être exprimées dans la même unité ; la force s'exprime dans l'unité que vous saisissez (N, lbf, kgf, etc.).
Que signifie un AM inférieur à 1 ? Le levier réduit la force mais augmente la vitesse et l'amplitude du mouvement — c'est typique des leviers inter-moteurs comme l'avant-bras humain ou une canne à pêche.
Le frottement et le poids de la barre sont-ils pris en compte ? Non. Il s'agit d'un modèle idéal qui suppose une barre rigide sans masse et un point d'appui sans frottement, ce qui reste suffisamment précis pour la plupart des problèmes de conception ou d'exercices scolaires.
