Ch06 – Équilibre en rotation | 1ère ERA-MA | ⏱ 30 min
Dernière mise à jour : 1 juin 2026
Pourquoi tourner la poignée d'un serre-joint avec une seule main suffit-il à appliquer plus de 200 kg de force sur le bois ?
Le serre-joint utilise une vis sans fin. Chaque tour avance la mâchoire de quelques mm seulement (pas de la vis = 2-3 mm). La force ergo de la main (≈ 30 N en rotation) est démultipliée par le rapport 2π × bras_levier / pas_vis ≈ 100 à 200. Une rotation à 30 N produit donc une compression de 3 000-6 000 N (300-600 kg). C'est pourquoi un coup de poignet suffit.
Damien, ébéniste à « L'Atelier d'Aix », colle un plateau de table en chêne (1,80 × 0,80 m). Il assemble 6 lames de chêne par collage et veut savoir combien de serre-joints utiliser pour assurer une pression de collage correcte.
Calculer la force totale F_totale nécessaire pour comprimer le joint (P = 0,4 N/mm² sur section 17 600 mm²).
F_totale = P × S = 400 000 × 0,0176 = 7 040 N.
Soit ~ 7 kN par joint. Cette force doit être répartie sur la longueur 80 cm du joint.
Nombre de serre-joints par joint (un serre-joint apporte 3 000 N).
n = 7 040 / 3 000 = 2,3 → 3 serre-joints par joint minimum (par sécurité).
Disposition : 1 à chaque bout + 1 au milieu. Évite que la pression ne soit appliquée seulement aux extrémités (sinon le joint se redresse en arc).
Damien a 5 joints à colle dans son plateau. Total de serre-joints ?
5 joints × 3 serre-joints = 15 serre-joints minimum.
En pratique : poser 3 serre-joints AU-DESSUS et 3 EN-DESSOUS pour éviter le voile (déformation transversale) = 6 par joint × 5 joints = 30 serre-joints.
Damien doit vérifier son stock. Sinon, coller en plusieurs étapes (2 lames + 2 lames + assemblage final).
Pourquoi ne pas serrer plus fort (10 000 N par serre-joint) avec 1 seul par joint ?
3 problèmes :
Meilleur : plusieurs serre-joints moyens répartis > 1 fort isolé.
Calculer le moment de la force F = 30 N sur la poignée du serre-joint (bras 12 cm) par rapport à l'axe de la vis.
M = F × d = 30 × 0,12 = 3,6 N·m.
Couple à appliquer à la main, raisonnable. Si Damien serre fort (50 N), couple = 6 N·m, équivalent au serrage d'un boulon de carrosserie.
Avec ce couple 3,6 N·m, force produite par la vis (pas 2,5 mm, rendement vis 30 %) ?
Équation vis : F_axiale × pas = couple × 2π × η.
F_axiale = (3,6 × 2π × 0,30) / 0,0025 = (6,79 × 0,30) / 0,0025 = ≈ 2 700 N.
Conforme à l'annonce 3 000 N par serre-joint. Démultiplication ≈ 90 × (force main → force serrage).
Damien envisage une presse à colle pneumatique (5 000 € investissement) qui applique 6 000 N par presse sur toute la longueur. Gain de temps ?
Avec serre-joints manuels : 30 serre-joints × 30 s à poser/serrer = 15 min de bridage par plateau.
Avec presse pneumatique : 1 minute, automatisé.
Gain : 14 min × 5 plateaux/jour = 70 min/jour = 6 h/semaine. Sur 220 j × 50 €/h = 7 700 €/an. ROI presse : 8 mois.
Pertinent si Damien a un volume régulier. Pour ébénisterie occasionnelle, serre-joints suffisent.
Plan de bridage de Damien (4 lignes).
Bridage plateau chêne 1,80 × 0,80 m — Damien (Atelier d'Aix)
• 5 joints à colle × 6 serre-joints (3 dessus + 3 dessous) = 30 serre-joints.
• Force par serre-joint : 3 000 N (1 tour main, 30 N à la poignée).
• Pression de joint : 400 kPa (recommandation colle PVAc).
• Temps de prise 1 h avant détension. Vérifier rectitude après détension.
Le rendement d'une vis sans fin dépend principalement du frottement entre le filet de la vis et l'écrou. Coefficient de frottement acier/acier ≈ 0,15-0,20.
Si on diminue le frottement (graisse, traitement), le rendement monte à 40-50 %. Mais : la vis devient « non-irréversible », c'est-à-dire qu'elle peut se desserrer toute seule sous la charge !
Le frottement est donc un compromis : assez pour bloquer la vis sous charge, pas trop pour limiter l'effort manuel. C'est pourquoi les serre-joints utilisent toujours vis acier brut, jamais graissée.
📚 §3 (Moment) + §4 (Équilibre) de la leçon Ch06.