Engineering
Presse à genouillère
Poussez le genou avec quelques centaines de newtons et regardez l’effort de la presse croître à mesure que les biellettes se redressent. Sur l’acier, le genou s’arrête juste avant le point mort ; poussez plus fort, ou pressez du bois, et il franchit le point mort et se verrouille – coupez l’actionneur, la presse tient toujours.
Ce qui se passe
Deux biellettes de 0,5 m pendent de l’axe supérieur : celle du haut jusqu’au genou, celle du bas du genou au coulisseau, qui se déplace dans des glissières verticales au-dessus d’une éprouvette dont le dessus dépasse d’un certain écart le point le plus bas du coulisseau. La tige d’un actionneur pousse le genou latéralement vers la ligne qui passe par l’axe supérieur et le coulisseau. À mesure que les biellettes se redressent, la même poussée presse de plus en plus fort : avec les biellettes à θ de cette ligne, l’éprouvette reçoit S = F/(2·tan θ), plus les poids du coulisseau et d’une biellette.
Sur l’acier (k = 5·10⁶ N/m) placé à 2 mm au-dessus du point bas du coulisseau, 300 N arrêtent le genou à 3,0° avec 3,07 kN sur l’éprouvette, soit une amplification de 10 ; avec un écart de 10 mm, il s’arrête à 8,0° avec 1,29 kN. À partir de 471 N, le genou franchit le point mort jusqu’à sa butée, 2° au-delà, et la presse se verrouille : coupez l’actionneur, l’acier porte encore 6,95 kN. Avec le bois, plus tendre, 300 N suffisent à faire passer le genou directement de l’autre côté. Le travail de l’actionneur se retrouve en énergie élastique de l’éprouvette et en énergie potentielle du coulisseau et des biellettes.
Modèle : biellettes, coulisseau et tige rigides, reliés par des liaisons pivots et une glissière ; l’éprouvette est un ressort amorti ; l’actionneur pousse à vitesse imposée avec un effort plafonné. Sans frottement.
À essayer
Pressez l’acier avec 300 N et lisez l’effort de la presse. Augmentez la poussée au-delà de 470 N : le genou bascule de l’autre côté et se verrouille ; coupez l’actionneur.
Équations du module
Équations y_ram = T − 2L·cos θ S = F/(2·tan θ) + (m_ram + m_link)·g S = k·δ W_F = k·δ²/2 + ΔE_p
