La poulie est une roue (le réa) dont le pourtour est muni d’une gorge dans laquelle passe une corde qui permet d’accrocher une charge. Ce réa tourne autour d'un axe (essieu) porté par une chape, solidaire d'un support ou de la charge à soulever.
Il existe plusieurs types de poulies : ici, nous ne traiterons que de la poulie simple fixe et de la poulie simple mobile.
Poulie simple fixe
Si l’on veut soulever une charge, il est courant d’utiliser une poulie fixée à un support dans laquelle passe une corde à laquelle est accrochée la charge.
Si on exerce une force suffisante à l’autre extrémité de la corde, on peut soulever la charge. Cette configuration est appelée poulie simple fixe.
Buonaiuto LORINI, 1609
La poulie simple fixe n’offre pas d'avantage mécanique. La force exercée change seulement de direction (« La poulie fixe ne sert qu’à changer le sens de l’effort. » Sarah, 9 ans).
Il faut cependant remarquer que la perception de l’effort fourni est modifiée par le fait qu’on peut aisément ajouter notre propre poids à la force nécessaire pour relever la charge. En d’autres termes, on trouve plus facile de tirer vers le bas que vers le haut.
Le point d'ancrage doit supporter la force nécessaire au déplacement de l'objet plus la force de traction, soit environ deux fois cette force. En cas de levage - point d'ancrage au dessus de la charge - cette force correspond au poids de l'objet.
Poulie simple mobile
Une autre façon d'utiliser une poulie est de la fixer à la charge, de fixer une extrémité de la corde au support et de tirer avec l'autre extrémité, pour déplacer à la fois la poulie et la charge. Cette configuration est appelée poulie simple mobile ou poulie inversée.
La poulie simple mobile permet de réduire la force nécessaire au déplacement de moitié (le point d'ancrage supportant l'autre moitié), mais nécessite un déplacement de l'extrémité de corde tirée du double de la distance du déplacement de la charge.
Une analogie assez parlante : chaque brin de la corde qui supporte la poulie, donc la charge, peut être assimilé à l'anse d'un panier. Combien sommes-nous à porter la panier ? Si chacun tient une anse, nous sommes deux à tenir le panier, donc chacun porte la moitié de la charge. Dans le cas de la poulie mobile, il y a celui qui tire sur la corde, et... le point d'ancrage. Chacun porte la moitié de la charge.
L'autre inconvénient de la poulie mobile est qu'il faut tirer la corde vers le haut : un moyen d'y remédier est de combiner 2 poulies, une fixe et une mobile, pour cumuler le gain de chacun des systèmes.
Poulies composées
Lorsque l’on utilisera un assemblage de poulies, on parlera de poulies composées : dans ce cas, on cherchera à identifier les poulies fixes et les poulies mobiles : le nombre de brins partant des poulies mobiles donnera le facteur de réduction de la force.
Juanelo TURRIANO, 1595