Vous êtes-vous déjà mis à la place de quelqu’un vivant il y a des milliers d’années et vous êtes-vous demandé comment les gens vivaient il y a longtemps sans commodités et technologies modernes? Comment les bâtiments ont-ils été construits? Comment les gens se déplaçaient-ils s’il n’y avait pas de voitures, de calèches ou même de vélos?
Imaginez avoir besoin de transporter des matériaux de construction, tels que de lourdes dalles de roche, d’une carrière de roche au site de votre nouveau bâtiment, à des kilomètres de là. Comment le feriez-vous sans un camion à roues ou même un chariot roulant? D’une certaine manière, les gens l’ont fait sans l’aide d’une roue et d’un essieu pendant des milliers d’années!
Bien que la roue et l’essieu soient souvent associés aux très premiers humains ou « hommes des cavernes », ils ont été inventés relativement récemment. C’était une invention si complexe et si difficile qu’elle est venue beaucoup plus tard à notre époque sur Terre, à une période de l’histoire humaine appelée l’Âge du bronze.
Personne ne sait avec certitude comment la roue et l’essieu ont été inventés, mais nous savons qu’ils ont été inventés à une époque où les humains avaient déjà commencé à construire des voiliers et à couler des alliages métalliques comme le bronze. Les historiens pensent que la roue et l’essieu remontent à plus de 5 500 ans et ont probablement été développés pour la première fois au Moyen-Orient ou peut-être plus au nord, en Europe de l’Est. Elle est considérée comme l’une des six machines simples, avec le levier, la poulie, le plan incliné, la cale et la vis.
Pouvez-vous imaginer un monde sans roue ni essieu? De nombreux emplois seraient beaucoup plus difficiles et les transports seraient certainement très différents de ce qu’ils sont aujourd’hui. De nombreuses façons pratiques, la roue et l’essieu font tourner le monde (sans jeu de mots!).
Certains pourraient penser qu’il est étrange d’appeler une roue et un essieu une machine. En termes scientifiques, cependant, une machine est simplement quelque chose qui fait grossir une force. En d’autres termes, lorsque vous appliquez une force à une machine, elle augmente la taille de la force et applique cette force plus grande ailleurs.
Par exemple, un marteau est une machine. Pensez au travail qu’il fait en poussant un clou dans un morceau de bois. Vous pourriez essayer aussi fort que possible sans marteau, mais vous ne seriez pas capable de pousser un clou dans un morceau de bois à mains nues. Avec un marteau, cependant, vous pouvez taper sur la tête du clou jusqu’à ce qu’il soit fermement encastré dans le bois.
Alors, comment une roue et un essieu augmentent-ils une force? Pensez à faire l’épicerie. Vous remplissez votre panier à ras bord et le roulez jusqu’à la voie de caisse et finalement jusqu’à votre voiture. Maintenant, pensez à la force que vous auriez à utiliser pour déplacer ce chariot s’il n’avait pas de roues.
Pouvez-vous imaginer le traîner sur le sol à travers le magasin et jusqu’à votre voiture? Les roues multiplient la force que vous utilisez pour pousser le chariot, réduisant la friction et ajoutant un effet de levier en cours de route, pour vous permettre de déplacer une lourde charge assez facilement.
La roue et l’essieu peuvent également multiplier la vitesse et la distance. Par exemple, lorsque vous faites du vélo, vous appliquez une force sur l’essieu. L’essieu, à son tour, transfère cette force à la roue attachée, qui est beaucoup plus grande et vous permet de vous déplacer plus loin et plus rapidement que vous ne le pourriez en appliquant simplement une force sur l’essieu seul.
D’autres exemples de roue et d’essieu comprennent des boutons de porte, des tournevis, des volants et même des batteurs à œufs. Les scientifiques appellent la quantité par laquelle une roue et un essieu multiplie une force son avantage mécanique. L’avantage mécanique d’une roue et d’un essieu peut être calculé en divisant le rayon de la roue par le rayon de l’essieu.
Par exemple, si le rayon d’une roue est de 24 pouces et que le rayon de son essieu est de quatre pouces, son avantage mécanique est de 24 divisé par quatre ou six. Un avantage mécanique de six signifie que la roue et l’essieu multiplient une force six fois ou vous permettent d’accomplir une tâche en utilisant un sixième de la force dont vous auriez besoin autrement.