Pour répondre à cette question, on réalise le montage suivant avec des pièces Meccano:

La bande à trous (verte) est en équilibre sur un pivot (rouge). On peut y fixer des pièces de laiton de masses différentes.

Du fait de l'attraction terrestre, la masse du disque en laiton exerce une force verticale dirigée vers le bas. Cette force est appelée le poids. Ici, c'est le poids du disque qui déséquilibre le fléau vers la gauche:

On obtient l'équilibre en plaçant un disque identique à droite:

Mais si on déplace le disque de quelques trous, l'équilibre est perdu. Cela montre que la distance entre le disque et le pivot joue un rôle important:

L'équilibre est retrouvé en fixant le disque de droite à la même distance que celui de gauche par rapport au pivot:

On peut même les rapprocher encore plus du moment que les distances restent égales (compter les trous pour vérifier).

On essaie maintenant de trouver l'équilibre avec un objet plus léger...

On remarque qu'une faible masse éloignée du pivot parvient à "battre" une masse plus grosse placée près du pivot. C'est le principe des leviers: la distance amplifie l'effet d'une force. La différence de poids peut être compensée par un bras de levier plus long.

L'équilibre est atteint.On mesure la distance entre les axes: 38 mm à gauche du pivot et 76 mm à sa droite, c'est à dire le double de la distance. On comprend que le disque est environ deux fois plus lourd que la roue dentée:

Schéma:

On cherche à équilibrer une masse 100 g (fixée à une distance D du pivot) avec une masse de 50 g (deux fois plus légère). On y parvient en plaçant cette dernière à une distance double de D (deux fois D). D x 100 g = D x 2 x 50 g

On vérifie ce principe avec d'autres montages, par exemple en utilisant plusieurs disques identiques:

Les trois disques, placés près du pivot, sont équilibrés par un seul disque trois fois plus éloigné. On peut vérifier par le calcul: à gauche du pivot, 4 trous soit une distance de 38 mm entre les axes ; à droite, 10 trous soit 114 mm. 3 x 38 mm = 114 mm.

Emploi des leviers:

Revenons à Joe aux prises avec son rocher: la force qu'il exerce est démultipliée par la longueur de la barre sur laquelle il agit. Les outils comme la barre à mine et le pied de biche sont des leviers grâce auxquels l'utilisateur peut exercer une grande force d'arrachement.

(Dessin d'après l'album: La guérison des Dalton)

En préparation: leviers inégaux sur une balance romaine.

Différents leviers sur le bras de cette pelle mécanique:

Emploi des leviers : schéma de fonctionnement d'une pelle mécanique: