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Niveau maths sup
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Centre d'inertie

Posté par
Serbiwni
29-12-19 à 18:35

Bonsoir j'ai du mal à trouver le centre d'inertie du volume en pièce jointe ou du moins je ne trouve pas mon résultat cohérent :

On s'intéresse à la coordonnée selon l'axe des ordonnées du centre d'inertie du volume sur l'image. (Je la nomme yCM). Le volume est formé de milliers de blocs d'une masse volumique égale à d= 3 800 kg/m3. Le volume de masse M est en forme d'un triangle isocèle de base a = 64,8m et faisant b= 15,7m de haut pour une épaisseur de t = 3,60m.

Je fais la chose suivante :
On divise le triangle en bande horizontales de hauteur dy et de longueur x. La masse de chaque bande est le produit du volume de la bande et de la densité : dm = d * x * t * dy = (\frac{M}{\frac{1}{2}abt}) xt dy = \frac{2Mx}{ab} dy.
On sait de plus que yCM = \frac{1}{M} \int y\, dm = \frac{1}{M} \int_{0}^{a}{y\,\frac{2Mx}{ab} \, dy} = \frac{2}{ab} \int_{0}^{a}{xy \, dy}.
Pour aller plus loin et évaluer l'intégrale, il faut exprimer x en fonction de y. Ici pour tout y compris entre 0 et 15,7 il est facile de montrer que x = a - a/b * y.
yCM = = \frac{2}{ab} \int_{0}^{a}{(a-\frac{a}{b}y)\, y \, dy} = \frac{2}{ab} \int_{0}^{a}{ya-\frac{a}{b}y^2 \, dy} = \frac{2}{ab} \, (\frac{3a^3 - 2a^4}{6b}) = \frac{3a^2b - 2a^3}{2b^2}.
En remplacant avec les valeurs numériques, j'obtiens un résultat négatif ce qui n'est pas cohérent malheureusement, quelqu'un pourrait-il m'aider ?

Posté par
Serbiwni
re : Centre d'inertie 29-12-19 à 18:36

Voici la figure que j'ai oublié d'attacher

Centre d\'inertie

Posté par
vanoise
re : Centre d'inertie 29-12-19 à 18:44

Bonsoir
Ton axe des y est vertical et on note b la hauteur si j'ai bien compris.
Il faut alors intégrer suivant y de 0 à b en explicitant la masse dm de la bande de largeur dy en fonction de dy,y et des paramètres fournis.

Posté par
vanoise
re : Centre d'inertie 29-12-19 à 18:46

Remarque complémentaire : ton calcul se ramène à déterminer le centre d'inertie d'un triangle. Tu connais depuis très longtemps le résultat...

Posté par
Serbiwni
re : Centre d'inertie 29-12-19 à 19:03

OUI QUELLE ERREUR JE VIENS DE REMARQUER !!!!
Tout se simplifie directement et on obtient b/3.
Faites-vous allusion au centre de gravité du triangle ? Quel lien a-t-il avec le centre de gravité ?

Posté par
Serbiwni
re : Centre d'inertie 29-12-19 à 19:03

d'inertie* mes excuses

Posté par
vanoise
re : Centre d'inertie 29-12-19 à 19:22

Citation :
Quel lien a-t-il avec le centre de gravité ?

Dans les cas où les dimensions du système étudié sont suffisamment faible devant le rayon de la terre pour qu'on puisse considérer que le vecteur champ de pesanteur \vec{g} est le même en tout point du système, centre d'inertie et centre de gravité sont deux points confondus. Autant dire que c'est presque toujours le cas sauf en astronomie !



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