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Niveau école ingénieur
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position de centre de gravité d'une pile

Posté par
nano21
28-06-17 à 18:03

bonjour tout le monde,
Pourriez vous me corriger la réponse .
Je vous remercie d'avance pour votre aide précieuse..

Déterminer la position du centre de gravité de la pile de la surface plane dont la section est représentée sur le schéma ci-joint


La réponse:
Pour trouver la position du centre de gravité de la pile j'ai décomposé celle-ci à des surfaces partielles, en ce qui concerne le trapèze intermédiaire je considère qu'il est constitué d'un rectangle est deux demi-triangles (voir schème ci-joint).
• un triangle isocèle ABC
• Un rectangle CBKJ
• 2 demi triangles
• Un rectangle FGHI


Et j'ai additionner les moments statiques des toutes les surfaces.

Le moment statique d'une section S par rapport à l'axe Ox se définit comme
Sx=∭_s▒ydxdy
De même, par rapport à l'axe Oy :
Sy=∭_s▒xdxdy
On montre que le moment statique SΔ d'une section de densité homogène, par rapport à un axe Δ, est égal au produit de l'aire A de cette section par la distance d de son centre de gravité  CG  à l'axe.
SΔ=  d (CG, Δ). A

ELEMENTS               Dim.                     Aire                             CG                             Le moment St

Rectangle FGHI   1.25 X 4.40 A= 4.40 x 1.25=5.50   CG2 =h/2        SΔ=  d (CG, Δ). A
                                                                                                                                                                    SΔ=  (h )/2 x A
                                                                                                                                         SΔ=  (1.25 )/2 x 5.50= 3.43


Rectangle CBJK   3.60 X 5.70     A= 3.60 X 5.70=  20.52    CG2 =h/2     SΔ=  d (CG, Δ). A
                                                                                                                                                                  SΔ=  (h )/2 x A
                                                                                                                                 SΔ=  (5.70 )/2 x 20.52 =  58.42

Triangle isocèle h= 2.10                A=base x h/ 2                       CG= h/3            SΔ=  d (CG, Δ). A

                                       base =3.60          A= (3.6*2.1)/2=  3.78     CG= 2.1/3=0.7    SΔ=  (h )/3 x A
                                                                                                                                                           SΔ=  2.10/3 x 3.78
                                                                                                                                                           SΔ   = 2.65


Demi triangle1 h= 5.70                                                  A=base x hauteur / 2      CG= h/3
                                  base = (3.90-3.60) /2  =0.15   A= (5.70*0.15)/2=  0.43 CG= 5.70/3=1.9
                                                                                                                                                    SΔ=  d (CG, Δ). A
                                                                                                                                                            SΔ=  (h )/3 x A
                                                                                                                                                           SΔ=  5.70/3 x 0.43
                                                                                                                                                               SΔ   = 0.81
Demi triangle2 h= 5.70                                              A=base x hauteur / 2
                                      base = (3.90-3.60) /2  =0.15 A= (5.70*0.15)/2=  0.43 CG= h/3
                                                                                                                                                               CG= 5.70/3=1.9
                                                                                                                                                       SΔ=  d (CG, Δ). A
                                                                                                                                                               SΔ=  (h )/3 x A

                                                                                                                                                          SΔ=  5.70/3 x 0.43
                                                                                                                                                                   SΔ   = 0.81


XG=(A1*XG1 +  A2*XG2+  A3*XG3+  A4*XG4 +  A5*XG5)/(A1+A2+A3+A4+A5)

XG=  (3.43+  58.42+  2.65+  0.81 +  0.81)/(5.50+20.52+3.78+0.43+0.43)  = 2.16

position de centre de gravité d\'une pile

position de centre de gravité d\'une pile

Posté par
quarkplus
re : position de centre de gravité d'une pile 28-06-17 à 18:14

Bonjour ,
Je ne comprends pas bien votre énoncé  :
"  la pile de la surface plate  "   ???

Si ce sont des surfaces , je vois seulement 3 surfaces avec chacune leur CG  et leur "poids " propre . Un rectangle , un trapèze , un triangle : pourquoi faire plus compliqué ?
Déjà , c'est  symétrique , le CG résultant est sur l'axe

Posté par
odbugt1
re : position de centre de gravité d'une pile 28-06-17 à 19:41

Pour un trapèze isocèle de grande base B, de petite base b et de hauteur h la position du centre de gravité G comptée à partir du milieu O de sa grande base est donnée par :

\large OG=\dfrac{B+2b}{B+b}  * \dfrac {H}{3}

Posté par
quarkplus
re : position de centre de gravité d'une pile 28-06-17 à 20:04

Si cela peut vous aider , je trouve le CG résultant  à    + 3.88  par rapport au trait de base le plus inférieur : cela paraît possible , j'espère ne pas avoir fait d'erreur .

Posté par
odbugt1
re : position de centre de gravité d'une pile 28-06-17 à 21:35

Bonsoir,
J'ai trouvé le même résultat ( 3,89m )

Posté par
quarkplus
re : position de centre de gravité d'une pile 28-06-17 à 21:55

Merci , c'est rassurant !

Posté par
nano21
re : position de centre de gravité d'une pile 30-06-17 à 19:08


bonjour ,
merci à tous pour vos réponse......vous avez tout à fait raison.
Etant donné que la section est symétrique, le centre de gravité se trouve sur son axe de symétrie.

Posté par
nano21
re : position de centre de gravité d'une pile 30-06-17 à 20:06

..Donc avec:

Rectangle FGHI
SΔ=  (h )/2 x A
SΔ=  (1.25 )/2 x 5.50         SΔ=  3.43


trapèze
SΔ= ( (B+2b)/(B+b)+H/3   ) x A
SΔ=  2.81x 21.38         SΔ=  60

Triangle isocèle
SΔ=  (h )/3 x A
SΔ=  2.10/3 x 3.78
SΔ   = 2.65

On aura
XG=(A1*XG1 +  A2*XG2+  A3*XG3)/(A1+A2+A3)= +2.16


je vous prie de bien vouloir me montrer comment avez-vous obtenu le résultat 3.89.
Merci

Posté par
quarkplus
re : position de centre de gravité d'une pile 30-06-17 à 21:01

Je ne reconnais aucune valeur attendue .
Quelle est la valeur des 3 surfaces ?
En prenant le trait du rectangle le plus bas comme origine , quelle est l'altitude des 3 CG ?


La surface du rectangle est  5.5 ( unité arbitraire , car on ne sait pas si ce sont des mètres...)
L'altitude de son CG  est à  0.625  unité arbitraire .

J'ai l'impression que vous n' avez pas bien vu comment se calcule le CG  résultant .

Posté par
odbugt1
re : position de centre de gravité d'une pile 30-06-17 à 23:09

Bonsoir,
Trouver le centre de gravité G de cet ensemble revient à trouver le barycentre des points G1, G2, G3 centres de gravité du rectangle, du trapèze et du triangle affectés des aires correspondantes.

\large \vec{OG} = \dfrac{S_1\vec{OG_1}+S_2\vec{OG_2}+S_3\vec{OG_3}}{S_1 + S_2 + S_3}
Par projection sur l'axe Oy on obtient :

\large y_G = \dfrac{S_1*y_{ G1} + S_2*y_{ G2} + S_3*y_{ G3}  }{ S_1 + S_2 + S_3}

On a

\large S_1=4,40*1.25=5.5m^2

\large y_{G1} = \dfrac{1,25}{2} = 0,625m

\large S_2 = \dfrac{(3,90 + 3,60)*5,70}{2} = 21,375m^2

\large y_{G2} = 1,25 + \dfrac{3,90 + (2*3,60)}{(3,90 + 3,60)} * \dfrac{5,70}{3} = 4,062m

\large S_3 = \dfrac{3,60 * 2,10}{2} = 3,78 m^2
\large y_{G3} = 1,25 + 5,70 + \dfrac{2,10}{3} = 7,65m

\large y_G = \dfrac{(5.5*0.625) + (21,375*4,062) + (3,78*7,65) }{5,5 + 21.375 + 3.78} = 3,89m

position de centre de gravité d\'une pile

Posté par
odbugt1
re : position de centre de gravité d'une pile 30-06-17 à 23:25

Bonsoir,
La position des centres de gravité de chaque partie doit être calculée à partir de la même origine.
Ton calcul est donc bon pour le rectangle, mais il faut le revoir pour le trapèze et pour le triangle.

Posté par
nano21
re : position de centre de gravité d'une pile 01-07-17 à 11:00

bonjour,

je vous remercie beaucoup pour vos réponses...
merci odbugt1 c'est très claire.



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