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Forces exercées sur une poutre

Posté par
chole
01-10-08 à 13:29

Bonjour
On considère le système représenté ci-dessous :
Une poutre pesante ( P = 100N) en équilibre, en position horizontale, soumise à diverses actions mécaniques. Un couteau triangulaire la soutient en C ; une charge C1 ( de masse m1 = 0,2kg ) est appliquée en A et une charge C2 ( de masse m2 = 6kg ) s'exerce en B grâce à un système de deux poulies p1 et p2.

a) Déterminer les forces qui s'exercent sur la poutre
b) Quelles sont les forces appliquées au point de contact C entre la poutre et le couteau ?
c) Que se passe-t-il si on augmente la valeur de la masse m2 ou celle de la masse m1 ?

Alors pour le a)
Les foces qui s'exercent sur la poutre sont :
- Le Poids
- La Tension de la poutre ( vu qu'on suppose qu'elle est suspendue )


b) Les forces appliquées au point C sont :
- Le poids
-La reaction de la Poutre

c)Si on augmente la valeur de la masse m2 la poutre va 'tomber' sur la droite

Si on augmente la valeur de m1.. il ne se passe rien ???
Je ne suis pas sure des résultat ce ces questions.. Un peu d'aide peut etre ?
Merci d'avance

Forces exercées sur une poutre

Posté par
Coll Moderateur
re : Forces exercées sur une poutre 01-10-08 à 14:10

Re - bonjour,

Je ne vais pas pouvoir t'aider cet après-midi. Je pense que quelqu'un d'autre va le faire.

En quelques mots :
La poutre est en équilibre et immobile : cela signifie que la résultante des forces qui s'exercent sur elle est nulle et que rien ne la fait tourner.

Les forces qui s'exercent sur elle :

. Appliquée au point G, le poids (direction verticale, sens vers le bas, intensité 100 N)

. Appliquée au point C, une réaction du support (le "couteau") (direction verticale, sens vers le haut, intensité ? )

. Appliquée au point A, une force exercée par la ficelle qui tient la masse C1 (direction verticale, sens vers le bas, intensité = m1.g = 0,2 9,81 N)

. Appliquée au point B, une force exercée par l'intermédiaire de la ficelle qui tient C2 (direction verticale, sens vers le haut, intensité = m2.g = 6 9,81 N)

Pour en dire plus il faudrait les distances (longueur de la poutre, distance des points A et B par rapport à quelque chose) ; cela permettrait de calculer l'intensité de la force d'appui en C

Posté par
chole
re : Forces exercées sur une poutre 01-10-08 à 15:03

Oops, jai oublié de mettre les briques sur la poutre, enfin la poutre est formée de brique de 20cm chacunes.. Voir nouveau dessin.
Les briques ne sont pas a l'échelle, elles sont toutes de la meme taille.. :S

Mais jene vois pas, comment avec les distances, on pourrait calculer les differentes intensités..

Forces exercées sur une poutre

Posté par
Coll Moderateur
re : Forces exercées sur une poutre 01-10-08 à 19:49

Bonsoir,

Il faut absolument que tu copies l'énoncé mot pour mot. D'après ce que je comprends pour l'instant, la poutre n'est pas en équilibre. Donc... il me manque des données.
Les "briques" sont-elles ajoutées à la poutre ou la poutre est-elle faite de briques ? (mais la réponse ne changerait rien à l'équilibre)

La masse m1 vaut vraiment 0,2 kg ? Parce que 1,2 kg m'arrangerait beaucoup...

Posté par
chole
re : Forces exercées sur une poutre 01-10-08 à 19:56

La poutre est faite de brique. Chaque brique mesure 20cm.
En effet, sur l'exercice qui à ete photocopié, le poids de m1 est à l'origine 2kg, mais le prof à changer les valeur pour un ..,2.. et le chiffre des unités n'étais pas très lisible..j'ai demander a 2 personnes, deux m'on dit que sa ressembler a un 0.. mais comme le = et coller au chiffre, on sait pas trop, et l'autre personne ma indiquer un 1..Si sa t'arrange avec un 1,2kg.. c'est top ^^

Posté par
Coll Moderateur
re : Forces exercées sur une poutre 01-10-08 à 20:05

C'est qu'avec une valeur m1 = 1,2 kg la poutre est en équilibre...

Et avec toute autre valeur... elle n'est pas en équilibre, ce que tu vas démontrer peut-être.


Question a : Es-tu d'accord que j'ai répondu ou bien as-tu encore des questions ou des demandes d'explications ?

Question b : Il faut simplement appliquer la première loi de Newton. La poutre est en équilibre, donc la somme (vectorielle ! ) des forces qui s'exercent sur elle est nulle.

Question c : Tu peux sans doute imaginer ce qui se passerait. La poutre est actuellement en équilibre. Le "couteau" se comporte comme un point autour duquel la poutre peut tourner.
Ajoute (par la pensée) une charge en A. Que se passe-t-il ?
Ajoute une charge sur la masse C2 : son poids augmente... que se passe-t-il ?

Posté par
chole
re : Forces exercées sur une poutre 01-10-08 à 20:13

Pour la question a) Pas de souci a apart comment calculer l'intensité de la force appliquée en C.
Pour la petit b) Je suppose qu'il n'y a que deux forces et elles se compensent, naturellement
Et pour la petit c) Je ne comprends pas bien ce que tu veux dire par charge ? Un poids ? Et bien si c'etait le cas, je pense que la poutre restarai ne equilibre, car on a deja une masse au niveau des poulies, et elle se compensent avec le poids du couteau etc..
Si j'ajoute une charge sur C2, certes son poids augmente mais je pense que la poutre aurais tendance a pencher, ou tolber vers la droite.

Posté par
Coll Moderateur
re : Forces exercées sur une poutre 01-10-08 à 20:23

Pour la question a : il y a quatre forces (mon message de 14 h 10)

Pour la question b : tu connais trois des quatre forces. Il n'est pas difficile de trouver la quatrième. Attention au sens de chacune des quatre forces ; j'ai été précis dans mon message de 14 h 10

Que vaut donc la force (verticale et dirigée vers le haut) exercée par le couteau ?

Question c :

Mets ton crayon ou une règle en équilibre horizontal entre un appui et un doigt. Que se passe-t-il si tu ajoutes une charge ou si tu lèves en un point comme le point B
Je répète que toutes les forces ont une direction verticale

Posté par
chole
re : Forces exercées sur une poutre 01-10-08 à 20:29

Pour la question b) Elle vaut l'intensité du poids, puisqueles deux forces se compensent ? Euh..
Si je fais comme tu dis avec mon stylo et que le leve juste le bout tenu par mon doigt, tout en appuis tjs le stylo contre le mur par exemple, la poutre se souleve, mais ne tombe pas ?

Posté par
Coll Moderateur
re : Forces exercées sur une poutre 01-10-08 à 20:38

Question c : ce que tu écris là est beaucoup mieux ; tu vois l'expérience est le début de la physique. On reprendra cette question plus tard.

Question a : les quatre forces ont une direction verticale
La force exercée par le couteau : intensité inconnue ; sens : vers le haut
Le poids : intensité 100 N : sens vers le bas
La force en A : intensité 12 N ; sens : vers le bas
la force en B : intensité 60 N ; sens : vers le haut

Que peux-tu écrire grâce à la première loi de Newton ?

Posté par
chole
re : Forces exercées sur une poutre 01-10-08 à 20:41

Pour que les forces se compensent il fauidrait que la force exercee par le couteau + le poids + la forco exercee en A soi egale a la force exercee en B ?

Posté par
chole
re : Forces exercées sur une poutre 01-10-08 à 20:42

pardooon, c'est la somme des 4 forces soient egale à vecteur nul!!

Posté par
Coll Moderateur
re : Forces exercées sur une poutre 01-10-08 à 20:52

Ta réponse de 20 h 42 : oui

alors ce n'est plus difficile

Posté par
chole
re : Forces exercées sur une poutre 01-10-08 à 20:53

C'est a dire, pour quelle question ? :S

Posté par
Coll Moderateur
re : Forces exercées sur une poutre 01-10-08 à 20:54

Tu cherches la réponse à la question b : quelle est la valeur de la force exercée par le couteau ?

Posté par
chole
re : Forces exercées sur une poutre 01-10-08 à 20:55

Ah je sais peut etre.. c'est a dire que la poutre reste immobile.; donc si on ajoute une masse a C1 ou C2, la poutre reste immobile ?

Posté par
chole
re : Forces exercées sur une poutre 01-10-08 à 20:57

Soit vecteur A la force exercee par A
Soit B la force exercee par B
Soit C .... par le couteau
Soit P le poidz en son centre de gravité
Dapres le Principe d'Inertie
A + B + C + P = 0
C = - ( A + B + C ) ??

Posté par
chole
re : Forces exercées sur une poutre 01-10-08 à 20:58

oops  c'est C = - ( A + B + P)

Posté par
Coll Moderateur
re : Forces exercées sur une poutre 01-10-08 à 21:10

Oui, mais attention : A, B et P ont chacune un signe ! Il faut les projeter sur un axe (orienté) vertical et adopter un sens positif pour cet axe (vers le haut par exemple).

Posté par
chole
re : Forces exercées sur une poutre 03-10-08 à 12:37

Désolé mais je ne pouvais pas répondre plus tôt..
Alors pour ne revenir à notre exercice.. :
C = - ( A + B + P )
C = - ( - 2 + 59 - 100 )
C = 2 - 59 + 100
C = 43 N
C'est ca ?

Posté par
Coll Moderateur
re : Forces exercées sur une poutre 03-10-08 à 12:42

N'oublie pas que la masse en A n'est probablement pas 0,2 kg mais plutôt 1,2 kg

Donc :

C = -(A + B + P)
C= - (-11,8 + 58,9 - 100) +53 N

Posté par
chole
re : Forces exercées sur une poutre 03-10-08 à 12:57

Ah oui c'est vrai.. Oppsi ^^
Merci pour ton aide
Il faut que je retourne en cours maitenant..
Aurevoiiir et peut etre a un de ces jours

Posté par
Coll Moderateur
re : Forces exercées sur une poutre 03-10-08 à 13:23

Je t'en prie.
A une prochaine fois !

Posté par
chole
re : Forces exercées sur une poutre 03-10-08 à 14:54

De retour..
Voila.. jai voulu recopier l'exercice pour pouvoir me re entrainer.. mais en fait j'ai reélisé que je butais sur deux trois petites choses..
Pour la a) Pas de souci.. les forces sont dans ton message de 14:10

pour la b) Ce sont les forces qui s'appliquent en C! Donc A, B et P ne s'appliquent pas en C.. il n'y a que la reaction du support ( vers le haut ) et le poids du couteau ( vers le bas )non ?? En fait je confond le fait qu'on utilise la loi de Newton avec les forces qui se compensent pour calculer C.. et la question on elle meme..car il fallait calculer C dans la question a) mais on ne pouvais pas encore affirmer que les forces se compensaient..

Et on a pas fait c)!!! ( à voir les messages de 20:29 et 20:38 ).. :S

Posté par
Coll Moderateur
re : Forces exercées sur une poutre 03-10-08 à 15:25

Si on veut bien se comprendre, il est préférable de bien noter les questions que l'on traite.

Question a : répondue le 01/10 à 14 h 10

Question b : Au point de contact C, la poutre appuie sur le couteau et (troisième loi de Newton) le couteau réagit avec une force égale et opposée. On a calculé cette force de réaction du couteau : sont intensité vaut environ 53 N, verticale et vers le haut. Cela signifie aussi que la force avec laquelle la poutre appuie sur le couteau vaut environ 53 N, verticale et vers le bas.

Question c : Si on augmente m2 l'extrémité droite de la poutre va être soulevée. La masse C2 va descendre et par l'intermédiaire des deux poulies, la ficelle dont la longueur est constante va soulever la poutre.
Moments des trois forces appliquées en A, B et G

En A : la force de 1,2 g newton située à la distance 5 0,20 = 1,00 m du couteau produit un moment de 1,2 g 1,00 = 1,2 g N.m qui tend à faire tourner la poutre dans le sens des aiguilles d'une montre

En B : la force de 6,0 g newtons située à la distance 6 0,20 = 1,20 m du couteau produit un moment de 6 g 1,20 = 7,2 g N.m qui tend à faire tourner la poutre dans le sens inverse des aiguilles d'une montre

En G : le poids de 100 N dont le point d'application est à la distance 3 0,20 = 0,60 m du couteau produit un moment de 100 0,60 = 60 N.m qui tend à faire tourner la poutre dans le sens des aiguilles d'une montre.

En C la réaction du couteau est à la distance 0 de ce couteau donc ne produit pas de moment de rotation.

Bilan :

1,2 g - 7,2 g + 60 + 0

En adoptant g = 10 N.kg-1

12 - 72 + 60 + 0 = 0 N.m

La poutre est en équilibre de rotation.

Si la masse m2 augmente la valeur de 72 N.m augmente et la poutre tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.

Si la masse m1 augmente, la valeur de 12 N.m augmente et la poutre tourne dans le sens des aiguilles d'une montre.

Posté par
chole
re : Forces exercées sur une poutre 04-10-08 à 17:16

Merciiiiii!!
Je t'en dis plus mardi quand je vais passer au tableau.. car finalement on doit faire cet exercice en DM - exercice..
Un petit 22/20 me suffit, et encore je suis modeste.. Enfin comme c'est pas moi qui l'aie fait en entier.. dédicace a toi! :p
Merci beaucoup en tout cas! Tu m'aides bcp bcp ^^

Posté par
Coll Moderateur
re : Forces exercées sur une poutre 05-10-08 à 08:17

Il est sûr que ma manière de me préparer serait de prendre une règle pour remplacer la poutre, un crayon posé sur le plateau d'une balance de cuisine pour supporter la règle vers une de ses extrémités, une ficelle pour supporter la règle vers l'autre extremité ; et je ferai varier la position de la ficelle et de l'appui sur le crayon ; lectures sur la balance... tu apprendrais beaucoup de choses !

Je t'en prie. Bon courage pour mardi !
Tiens-nous au courant !

Posté par
chole
re : Forces exercées sur une poutre 12-10-08 à 12:25

Bonjouuurr ^^
Désolée de répondre avec un peu de retard depuis mardi ( jour de mon oral ).
Ca c'est super bien passé mais un peu de stress et seulement un petit 19.. Avec ce prof rien n'est parfait. Il a quand meme eu une larme à l'oeil car il était impressioné.. *Fière*
Voila voila pour les nouvelles.. Mercredi encore un devoir surveillé de physique de 4h .. Eh oui ca n'arrete pas !!
Byeeee <3

Posté par
Coll Moderateur
re : Forces exercées sur une poutre 12-10-08 à 12:48



Bon travail pour la suite et ... à une prochaine fois !



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