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Niveau maths sup
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physique : question sur les forces

Posté par
andrétou
22-10-05 à 11:33

Bonjour tout le monde
Il y a des travaux en face de chez moi, ce qui me plonge dans de puissantes réflexions... Voila : une grue soulève une plaque rectangulaire (non carrée) à l'aide de 4 chaînes fixées à chaque coin et accrochées au crochet de la grue.

Question 1 : si les 4 chaînes ont toutes exactement la même longueur, la tension exercée sur chaque chaîne est-elle la même ?

Question 2 : chacune des chaînes a en réalité une longueur légèrement différente des 3 autres (de quelques microns) ; de ce fait, si on n'accrochait que 3 chaînes seulement, la tension sur chaque chaîne ne serait-elle pas la même qu'avec 4 chaînes ?

Question 3 : on fixe 4 chaînes, mais 2 chaînes sont 10cm plus petites que les 2 autres, et fixées sur le même côté de la plaque ; la tension exercée sur chaque chaîne est-elle la même qu'avec 4 chaînes de même longueur ?

Bien à tous
André

Posté par
J-P
re : physique : question sur les forces 22-10-05 à 12:19

Sans répondre exactement aux questions posées, voici quelques réflexions.

Dans un cas pratique, suppose qu'il n'y ait que 2 chaînes fixées aux 2 bouts d'une diagonale de la plaque.
La plaque peut pivoter autour de cette diagonale, mais chaque position est une position d'équilibre possible pour la plaque.
Autrement dit, pour empêcher la plaque de pivoter autour de la diagonale où les chaînes sont fixées, il suffit que la plaque soit "à peine" maintenue par un des autres coins.

Donc, même si en théorie l'effort est identique dans les 4 chaînes rigoureusement de même longueur, le moindre décalage dans ces longueurs ou dans la planéité de la plaque (et c'est en pratique toujours le cas) fera que les efforts dans les différentes chaînes peuvent être extrêmement différents les uns des autres.

Dans le cas où il y a seulement 3 chaînes de longueurs quasi égales, l'effort sera repris presque totalement par les 2 chaînes fixées sur une diagonale de la plaque, la 3ème chaîne ne fera quasi aucun effort.

Avec 2 courtes et 2 longues placées comme dans la question 3, il est facile de trouver la répartition idéale des efforts dans les chaînes, le câble et le crochet de la grue seront à la verticale du centre d'inertie de la plaque. On peut alors facilement décomposer vectoriellement l'effort dû au poids de la plaque dans les différentes directions des chaînes. Mais en pratique, il est fort à parier que 3 chaînes travaillent beaucoup plus que le 4 ème, sans savoir quelle est celle qui ne travaillera presque pas. Il faut donc recommencer la décomposition vectorielle ci-dessus en supprimant 1 des chaînes et envisager les 4 cas possibles et il faut prendre le pire des cas trouvé pour chaque chaîne.

Tout ceci sans tenir compte des chocs possibles, des effets du vent, de l'inertie de la plaque surtout si la grue pivote en maintenant la charge et ...

J'ai peur que ma réponse n'ait guère diminué ta perplexité.  




Posté par
andrétou
re : physique : question sur les forces 22-10-05 à 12:41

Merci JP !
Peut-on dire finalement que seules 2 chaînes situées sur une diagonale soulèvent la plaque, tandis que les autres chaînes ne servent qu'à la stabiliser ?
Si tu me confirmes, dès lundi je fais un topo aux ouvriers...
Bien à toi
André

Posté par
J-P
re : physique : question sur les forces 22-10-05 à 12:59

Pas dans le cas de la question 3.

Avec les 4 chaînes de la même longueur (à peu près), c'est le cas, mais de là à savoir laquelle des diagonales travaille ...

Et pas question de ne mettre que 3 chaînes de presque la même longueur car comme une chaîne ne travaille évidemment qu'en traction, le risque que la plaque ne pivote autours de la diagonale fixée est grand s'il n'y a que 3 chaînes, les 4 chaînes empêchent cette rotation.

Je suppose que les ouvriers connaissent probablement la bonne manière d'attacher les plaques, même si ce n'est que par expérience.




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