Échanger de la distance contre de la force
Un palan, ou système de moufles, permet de soulever une charge lourde en tirant moins fort. Il ne crée pas d’énergie : on tire simplement une plus grande longueur de corde. Marins, gréeurs, élagueurs, secouristes et mécaniciens utilisent le même principe, qu’Archimède aurait démontré en tirant seul un navire chargé.
L’avantage mécanique
L’avantage mécanique théorique est égal au nombre de brins de corde qui portent la moufle mobile. Avec n brins porteurs, chacun supporte 1/n de la charge :
- Force de traction théorique = charge ÷ n
- Corde à tirer = hauteur de levage × n
Une poulie fixe seule a un avantage de 1 : elle ne fait que changer la direction de l’effort. Une poulie mobile donne 2. Une moufle double associée à une moufle simple donne en général 3 ou 4.
Les frottements
Chaque poulie perd un peu de force à chaque passage de la corde. Si chaque réa transmet une fraction e de la tension, l’avantage mécanique réel devient :
AM = (1 − eⁿ) ÷ (1 − e)
Avec de bonnes poulies sur roulement, e vaut environ 0,95 à 0,97 ; avec une simple bague ou une corde raide, 0,90 ou moins. C’est pourquoi un mouflage de 6 ne donne jamais vraiment 6, et qu’au-delà d’un certain point, ajouter des poulies ajoute plus de frottement que d’avantage.
Exemple
Lever 100 kg de 3 m avec 4 brins porteurs et 5 % de perte par poulie :
- Force théorique : 981 N ÷ 4 = 245 N, soit l’équivalent d’environ 25 kg
- Avantage mécanique réel : 3,71, soit un rendement de 93 %
- Force réelle : environ 264 N (27 kg)
- Corde à tirer : 12 m
Bien choisir son palan
- Comptez les brins porteurs sur la moufle mobile, pas le nombre de poulies.
- Fixez la moufle fixe à un point d’ancrage dont la résistance dépasse largement la charge plus la force de traction.
- Utilisez une corde et des accessoires dont la charge maximale d’utilisation (CMU) dépasse la charge ; un nœud ou une poulie de petit diamètre réduisent la résistance de la corde.
- Pour des levages fréquents, un palan à chaîne manuel ou électrique est plus sûr et plus rapide.
Sécurité
Ne vous placez jamais sous une charge suspendue. En milieu professionnel, les appareils et accessoires de levage doivent être marqués CE, vérifiés périodiquement et utilisés par du personnel formé, conformément au Code du travail. Un palan improvisé pour le camping ou l’atelier ne doit lever que des charges qui ne blesseraient personne en tombant.