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Le entre dans un bac rempli d'eau qui doit se déplacer de A en B ou de B en A d'une hauteur h = 45 m.

Si le bac se déplaçait verticalement (en le tirant avec des treuils par exemple), comme un ascenseur, la force à exercer serait très importante.

Plus la force nécessaire pour déplacer le bac est grande, plus l'installation mécanique et électrique devra être importante. En effet, les moteurs devront être plus puissants donc plus gros et la consommation électrique pour alimenter les moteurs sera plus importante.

Il est donc préférable de diminuer le plus possible la force nécessaire pour déplacer le bac. Pour cela, deux moyens technologiques ont été utilisé dans la construction de l'ouvrage :

Le plan incliné permet de déplacer le bac plus facilement que s'il fallait le déplacer verticalement. Il se déplace en roulant sur des rails. On dit que la force à exercer est plus faible. Par contre, la distance à parcourir est plus importante. Cette distance dépend de l'angle d'inclinaison du plan incliné.

Le fait de faire passer les câbles sur une poulie (tambour) ne change pas la force nécessaire à exercer pour tirer le bac. On dit que les forces ont la même intensité mais sont de directions opposées.

Le principe des contrepoids consiste à attacher aux câbles passant par les tambours une masse identique à celle du bac. Cette masse est en fait deux gros blocs de béton montés sur roues et guidés par des rails. Dans ce cas, c'est le poids des contrepoids qui exerce la force nécessaire pour déplacer le bac.

Le bac et les contrepoids ayant la même masse, le système est en équilibre. Pour faire monter ou descendre le bac, il suffit de faire tourner les tambours à l'aide de moteurs. Grâce aux contrepoids, l'effort à exercer n'est pas très important compte tenu des masses très importantes mises en jeu et donc les moteurs entraînant les tambours sont de faible puissance. Ils servent principalement à gérer le mouvement de la manœuvre, c'est à dire la vitesse de translation du bac ainsi que son accélération et sa décélération.

Pour voir comment calculer la force qui s'exerce dans les câbles, cliquez ici.

Nous venons de voir que le bac et les contrepoids avaient la même masse. Mais qu'en est-il lorsqu'un bateau entre dans le bac ? En effet, si une péniche entre dans le bac, sa masse n'étant pas du tout négligeable, on pourrait penser que le bac devient beaucoup plus lourd que les contrepoids. Dans ce cas, le système ne serait plus du tout en équilibre et les moteurs, de faible puissance, ne suffirait plus pour déplacer l'ensemble.
Pourtant, à vide ou avec un bateau à l'intérieur, le bac a toujours la même masse. C'est le principe d'Archimède qui explique ce phénomène.

Calcul de la force
Différenciation masse/poids

Qu'est ce qu'une Force ?

Si un objet se déplace, c'est qu'une force s'exerce sur lui (on le tire ou on le pousse).

Un objet ne peut bouger, démarrer, accélérer, ralentir, changer de direction, s'arrêter , se déformer que s'il est activé par une force.

Qu'est ce qui produit la force ?
C'est l'énergie qui produit la force. Elle permet de produire un travail. L'homme peut soulever l'altère grâce à son énergie musculaire. Cette énergie lui permet d'exercer une force sur l'altère.

Principe d'Archimède :

On ne va pas ici entrer dans une explication physique et mathématique du principe d'Archimède mais simplement donner un exemple, une expérience dont l'explication se trouve dans ce principe :

L'expérience consiste à prendre deux bacs identiques remplis d'eau à ras bord. Dans un des bacs, on introduit un objet flottant quelconque. De l'eau va bien sûr déborder. En pesant les deux bacs, on s'aperçoit qu'ils ont la même masse. Cela veut dire que la volume d'eau qui a débordé du bac a la même masse que l'objet flottant.

Dans le cas du plan-incliné, l'objet flottant est le bateau. Bien sûr, l'eau ne déborde pas du bac lorsqu'un bateau y entre mais le volume d'eau déplacé , dont la masse correspond à celle du bateau, va s'étendre sur toute la superficie du canal.