Bonjour tout le monde,
J'ai repris des études après quelques temps, dans un domaine bien différent de celui dont je suis diplômé. Je passe une série d'examens me donnant accès à la profession, et je suis bien coincé sur certaines questions.
On me demande de calculer la force exercée par une porte sur les différents gonds de celle-ci. Sachant que la porte fait 2,00m x 0,80 m et pèse 40 kg. Tout le poids de la porte est supporté par le gond inférieur.
a) force que la porte exerce sur le gond supérieur?
b) force que la porte exerce sur le gond inférieur?
Selon moi, il s'agit clairement d'un exercice de leviers... Et je n'ai encore rien résolu à ce niveau (il n'est jamais trop tard pour apprendre). Donc, si quelqu'un pouvait éventuellement me renseigner un cours on line ? Ou m'aider dans la résolution de ce problème, en énoncant les différentes formules utiles... Ce serait fort aimable !
Bien à vous,
Prenons un système d'axes OX,OY oy passe par les gonds et Ox O est sur le gond bas Appelé G2, le gond haut est appelé G1
Reportons les efforts dur les différents gonds :
sur G1 : H1 et V1 (Horizontal et vertical orientés dans le sens positif)
sur G2 :H2 et V2
Pour que la porte soit en équilibre il faut que la sommes des forces soit nulle et la sommes des moments des forces par rapport à un point quelquonque soit nul
Donc :
H1+H2=0
V1+V2-40=0
mais V2=40 donc V1=0
La somme des moments par rapport à G2 est, si la hauteur entre les deux gonds est de 2 m :
Mt/G2=-H1*2-40*0,40=0 donc H1=-8kg (Le signe des moments est positif pour le sens de rotation qui amène OX sur OY)
on tire -H1=H2= 8kg
Il est ici facile de vérifier par l'expérience le bien fondé du résultat.
Bon courage !
Bonjour à tous les deux...
J'allais répondre quand j'ai vu s'afficher le message de SPapy
Attention aux unités : on demande une force dont l'unité est le newton (symbole N)
Sur le gond du bas, une seule force, verticale et qui annule le poids, donc une force de 40.g = 400 N si l'on adopte g = 10 N.kg-1
Sur le gond du haut, une seule force, horizontale et qui empêche la rotation, d'intensité F et telle que :
(0,80 / 2) * 40 * 10 = 2 * F
Donc F = 80 newtons
Génial, des réponses si rapides ! Merci !
Cela dit, SPapy :
Je comprends la base du raisonnement. Mais je pense que c'est trop "avancé" pour ce dont j'ai besoin. Néanmoins, je mets bien soigneusement de côté ton raisonnement !!!
Coll : En fait, il ne s'agit pas vraiment d'un problème de levier ? Vu qu'il y a deux bases... est-ce bien cela ? Sachant que la force verticale de la porte agit sur le gond inférieur, et la force horizontale, sur le gond supérieur...
Encore une petite question Coll : pourquoi multiplier F par 2 ? et diviser h par 2 ? Sachant que je me base sur la formule : F = m.g.h (au final cela revient au même, mais je n'ai jamais vu cela dans les différents "cours" récoltés sur internet ou autre).
Pourquoi 400 N pour la force sur le gond inférieur ? Il s'agit de la masse de la porte, non ? Pourquoi ne pas multiplier par sa hauteur ? Vu que le vecteur vertical doit avoir cette distance ?
Merci mille fois pour ces réponses !!!!
Oh, il y a du travail de révision à faire !
La masse de la porte : m = 40 kg (l'unité de masse est le kilogramme)
Le poids de la porte : P = m.g = 40 * 10 = 400 N (l'unité de force est le newton)
On va considérer : que tout le poids (le poids est une force !) de la porte est supporté par le gond inférieur : donc la force qu'impose le poids de la porte sur le gond inférieur est de 400 N
Comme le poids est une force
. de direction la verticale
. de sens : de haut vers le bas
. de point d'application, le centre de gravité de la porte
. d'intensité 400 N
la réaction du gond sera une force :
. de direction la verticale
. de sens : du bas vers le haut
. de point d'application, le gond
. d'intensité 400 N
Avec ce seul gond du bas la porte ne sera pas en équilibre, son centre de gravité n'étant pas à la verticale du gond
Le centre de gravité de la porte est sur une verticale qui se trouve à la distance d = (0,80 / 2) = 0,40 mètre du gond
Le moment du poids de la porte est donc un moment M1 = d.P = 0,40 * 400 = 160 N.m
Pour éviter que la porte ne bascule, il faut appliquer avec le gond du haut une force F qui annule ce moment.
Le gond du haut est à une distance dG = 2 mètres du gond du bas
Il faut donc un moment créé par le gond du haut M2 = dG.F
Les deux moments doivent avoir la même intensité pour qu'il n'y ait pas de rotation (dans le plan vertical), donc :
dG.F = d.P
F = d.P/dG
F = (0,80 / 2) * (40 * 10) / 2 = 80 N
la réaction du gond du haut sera une force :
. de direction horizontale
. de sens opposé à la porte
. de point d'application, le gond du haut
. d'intensité 80 N
Il y a énormément de travail de révision à refaire ! Cela date...
Ok, merci beaucoup pour ce rappel !
Aurais-tu, à tout hasard, un site à me conseiller ? reprenant les bases de la physique mécanique ?
Encore merci pour l'aide,
Greg
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