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La balance de Roberval comprend un fléau horizontal à 3 couteaux avec des bras égaux dont les deux extrémités supportent les 2 plateaux. Le déplacement des plateaux est guidé par des tiges verticales liées à un contre fléau souvent caché dans le socle de la balance. L'ensemble fléau, contre fléau et tiges verticales constitue un parallélogramme articulé. Lorsque les 2 bras du fléau sont égaux, des masses égales placées sur les 2 plateaux sont en équilibre. Puisque les tiges qui relient les 2 fléaux sont toujours verticales, la force exercée par les masses sur les plateaux est toujours dirigée exactement verticalement vers le bas sans vecteur horizontal. Pour cette raison il est indifférent à quel endroit et à quelle distance du pivot les masses sont placées tant que le parallélogramme est préservé. La balance Roberval intègre en tout 6 pivots ce qui double les points de friction par rapport à une balance avec plateaux suspendus.
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