Huit façons dont une petite force déplace une lourde charge

Faites tourner une gigantesque vis hélicoïdale et elle remonte l'eau, un principe vieux d'environ 2 000 ans qui draine encore les champs et relève les eaux usées. Faites-la tourner à l'envers, l'eau qui tombe entraînant cette fois la vis, et la même machine devient un générateur d'électricité. Comme le flux reste dans des poches ouvertes, les poissons s'y glissent sans dommage : c'est pourquoi on rebâtit de vieilles vis sur les rivières.

Un engrenage à vis sans fin associe une vis à une roue dentée. Faites tourner la vis et la roue tourne lentement avec une force énorme ; mais poussez la roue en sens inverse et rien ne bouge : l'angle peu prononcé du filet la bloque net. C'est cet auto-blocage à sens unique qui maintient en place chevilles d'accordage, portails et palans sans aucun frein, refusant de se dévider sous la charge.

Les catapultes plus anciennes emmagasinaient l'énergie dans des cordes torsadées ou du bois ployé. Le trébuchet à contrepoids se contente de lâcher une masse énorme de pierre sur l'extrémité courte d'un long bras ; une fronde à l'autre bout libère le projectile au sommet de la course. La fronde fait office de second levier, et les plus grandes machines pouvaient projeter de lourdes pierres à quelques centaines de mètres.

Les bâtisseurs médiévaux hissaient des tonnes de pierre grâce à une roue de marche humaine. Un ouvrier marchait à l'intérieur d'un grand tambour de bois, et comme la jante de la roue est bien plus large que l'axe sur lequel s'enroule la corde, le poids de son corps sur la jante se muait en une traction énorme. Une ou deux personnes pouvaient lever des charges d'environ deux tonnes, et nombre de ces grues sont restées dans les clochers pendant des siècles.

Un palan différentiel utilise en haut deux poulies liées de taille presque identique. Comme elles ne diffèrent que d'une ou deux dents, chaque traction sur la chaîne à main lève la charge d'un rien, avec un grand avantage de force. Cette quasi-égalité fait que le frottement l'emporte dès que vous arrêtez : le poids reste suspendu en l'air, sans aucun cliquet ni verrou.

Déroulez le filet d'une vis et ce n'est qu'une longue rampe en pente douce. Voilà pourquoi un petit tour de la manivelle d'un cric, parcourant le long chemin circulaire, soulève une voiture sur la courte distance vers le haut, échangeant beaucoup de distance de rotation contre une force de levage énorme. La même pente faible qui le rend puissant le rend aussi auto-bloquant : la charge ne redescend pas.

Alignez deux maillons presque droits et il se passe une chose étrange : une légère poussée à l'articulation se mue en une force écrasante aux extrémités, car plus les maillons approchent de la ligne droite, plus le levier se multiplie. Cette astuce du point mort serre les pièces, verrouille les capots et bloque les pinces — et ça reste fermé, puisque la charge ne peut repousser l'articulation.