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Barycentres

Posté par
mzelle01
16-03-11 à 12:55

Bonjour, Voilà un exercice de mon DM de type "énoncé ouvert" que je n'arrive pas à faire :

La figure ci-dessous représente une plaque homogène d'épaisseur constante reposant verticalement sur un support horizontal le long de l'arrête [AB].

AB = 3 cm ; AF = 8 cm ; DE = 4 cm.

La plaque est en équilibre uniquement si la verticale passant par son centre d'inertie passe entre A et B.

Quelle est la longueur maximale possible de EF pour que la plaque soit en équilibre ?

Indication : On pourra se placer dans un repère orthonormé à définir et posser CD = x.

Merci de votre aide !

Barycentres

Posté par
pppa
re : Barycentres 16-03-11 à 13:30

Bonjour

personne pr t'aider ? Je veux bien essayer, mais je me souviens que, pr avoir fait plusieurs exercices de ce genre - de mémoire c'était plutôt en cours de physique - je trouvais tjs le bon résultat mais jamais avec la méthode optimale..

Voilà comment je raisonnerais :

Le cdg de la partie de plaque formée par rtg de longeur AF et de largeur AB est le centre de ce 1er rtg ; c'est aussi le bct de cette 1ère partie ; soit  \rm G_1 :\(\frac{3}{2};4\) ses coordonnées.

Le cdg de la partie de plaque formée par rtg de longeur DE et de largeur CD est le centre de ce 2ème rtg ; c'est aussi le bct de cette 2ème partie ; soit  \rm G_2 :\(3+\frac{x}{2};4+\frac{4}{2}\) = \(\frac{6+x}{2};6\) ses coordonnées.

Comme la plaque est homogène et d'épaisseur constante, le cdg (barycentre) de la plaque est le milieu de [G1 G2] ; soit  \rm G :\(\frac{\frac{3}{2}+\frac{x+6}{2}}{2};5\)=\(\frac{9+x}{4};5\) ses coordonnées.

Selon moi, l'équilibre vertical est assuré tant que l'abscisse de G se trouve dans une " zone reposant sur le sol", dc tant que Abscisse G [AB], soit :

3$\rm\{\frac{9+x}{4}\ge 0\\\frac{9+x}{4}\le 3

soit x [0;3]

la longueur maximale possible de EF pour que la plaque soit en équilibre est dc 6

D'accord ? Convaincu ?

Posté par
pppa
re : Barycentres 16-03-11 à 13:31

Precisions : rtg = rectangle
             cdg = centre de gravité
             bct = barycentre  

Posté par
littleguy
re : Barycentres 16-03-11 à 14:11

Bonjour pppa

Je viens de lire le texte et ta réponse. Je suppose que tu as pris A comme origine du repère (et des axes traditionnels)

J'ai bien suivi ton raisonnement, mais pour moi le cdg du tout n'est pas le milieu de [G1G2]. G1 doit être affecté de la masse qui lui correspond (comme la plaque est homogène c'est proportionnel à son aire) et pareil pour G2. Comme ces "sous-plaques" n'ont pas la même aire, on n'obtient pas le milieu.

Mais je me plante peut-être

Posté par
littleguy
re : Barycentres 16-03-11 à 14:16

On pourrait aussi parler de plaque "évidée", on imagine le "rectangle complet" (on lui affecte comme "masse" l'aire 32) ; on imagine la partie "enlevée" (on lui affecte le coefficient l'opposé de son aire soit -4x), et on cherche le barycentre du tout.

L'abscisse doit être entre 0 et 3

Posté par
littleguy
re : Barycentres 16-03-11 à 14:21

Pardon, l'aire du "rectangle complet est 8(3+x)

Posté par
mzelle01
re : Barycentres 16-03-11 à 14:39

Donc, il faut chercher le barycentre de (24x) et de (-4x) ?

Posté par
mzelle01
re : Barycentres 16-03-11 à 14:40

Pardon, (24+8x) et (-4x) ?

Posté par
pppa
re : Barycentres 16-03-11 à 17:46

Citation :
mais pour moi le cdg du tout n'est pas le milieu de [G1G2]. G1 doit être affecté de la masse qui lui correspond (comme la plaque est homogène c'est proportionnel à son aire) et pareil pour G2.


Bonjour Littleguy

je pense que tu as raison ; merci d'être intervenu pr corriger

Mzelle 01 : excuses

Posté par
pppa
re : Barycentres 16-03-11 à 18:25

Je trouve comme valeur maximale pr x : 32

Dc la valeur maximale pr EF de sorte que la plaque soit en équilibre est de 3+32 = 3.(1+2).

D'accord avec moi Littleguy ?

Avant de donner des détails si besoin, pr faire court, j'en suis resté à mes points G1 et G2, et j'ai calculé le bct de ces 2 pts affectés resp des coeff 24 et 4x, que j'ai ramenés à 6 et x pr simplifier les calculs.

Merci de ns dire...  

Posté par
mzelle01
re : Barycentres 17-03-11 à 17:10

D'accord, merci ! Mais je voudrais bien un peu plus de détails, je ne vois pas comment à partir des coordonées de 2 points trouve-t-on le barycentre de ces points ?

Posté par
pppa
re : Barycentres 17-03-11 à 17:54

C'est volontairement que j'ai pas mis de détail parce que j'aurais aimé que LittleGuy valide ma réponse.

Je peux déjà t'indiquer le principe général :

Soit A le point de coordonnées (x;y) affecté du coeff

Soit B le point de coordonnées (z;t) affecté du coeff


le bct G des points A et B affectés des coeff resp. et a pr coordonnées :

3$\rm G : \(\frac{\alpha .x + \beta .z}{\alpha + \beta};\frac{\alpha .y + \beta .t}{\alpha + \beta}\)

Ici les points sont G1 et G2 ; les coeff 6 et x.

D'accord ?

Posté par
mzelle01
re : Barycentres 17-03-11 à 19:08

Donc, 4$G : (\frac{9+6x+x^2}{12+2x} ; \frac{24+6x}{6x}) ?

Et comme l'abscisse doit être comprise entre 0 et 3, On a la système :

4$\frac{9+6x+x^2}{12+2x} 0
4$\frac{9+6x+x^2}{12+2x} 3 ?

Mais je n'arrive pas à le résoudre ..

Posté par
pppa
re : Barycentres 17-03-11 à 22:19

La démarche me semble bonne ; par contre je trouve 4$G : (\frac{18+6x+x^2}{12+2x} ; \frac{24+6x}{6+x})

Je vérifie

Posté par
pppa
re : Barycentres 17-03-11 à 22:19

je trouve 4$G : (\frac{18+6x+x^2}{12+2x} ; \frac{24+6x}{6+x})

Posté par
pppa
re : Barycentres 17-03-11 à 22:35

Sauf erreur ou étourderie, je confirme mes résultats.

Comment résoudre 4$\frac{18+6x+x^2}{12+2x}\le 3?

4$\frac{18+6x+x^2}{12+2x}\le 3

4$\frac{18+6x+x^2}{12+2x}-3\le 0

3$\rm\frac{x^2-18}{2x+12}\le 0 après réduction du 1er membre de l'inégalité au même dénominateur.

l'inéquation se résout ensuite par un tb de signes

Posté par
pppa
re : Barycentres 19-03-11 à 10:53

Voici le tb de signes qui résout la 1ère inéquation

3$ \begin{tabular}{|c|ccccccccc|} \\ \hline x&{-\infty}&&-6&&-3\sqrt{2}&&3\sqrt{2}&&+\infty\\ \\ \hline & \ \ x+3\sqrt{2}&&-&&-&0&+&&+&\\ \\ 
 \\ \hline & \ \ x-3\sqrt{2}&&-&&-&&-&0&+&\\ \\ 
 \\ \hline & \ \ produit&&+&&+&0&-&0&+&\\ \\
 \\ \hline & \ \ 2x+12&&-&||&+&&+&&+&\\ \\
 \\ \hline & \ \ Quotient&&-&||&+&&-&&+&\\ \\
 \\ \hline\end{tabular}


Il faut ensuite résoudre la 2ème inéquation,

puis chercher les intervalles communs pr lesquels les 2 inéquations sont résolues,

et enfin  ne retenir ds ces intervalles communs que le valeurs pr lesquelles x est positif, puisque par "construction" de la plaque, x ne peut pas être négatif.

D'accord ?

Posté par
mzelle01
re : Barycentres 19-03-11 à 11:48

Merci beaucoup ! J'ai déjà rendu mon DM

Posté par
pppa
re : Barycentres 19-03-11 à 16:37

Bon tant pis.

Pas grave, j'espère que ça t'aura un peu aidé, moi ça m'aura donné l'occasion de faire un tb de signe en LtX, il y a lgtps que j'en avais pas fait.

A l'occasion tu ns diras si c'cétait bon :

valeur maximale pr EF de sorte que la plaque soit en équilibre est de 3+32 = 3.(1+2).

Posté par
mzelle01
re : Barycentres 24-03-11 à 16:56

C'était bien la bonne réponse Merci beaucoup !

Posté par
pppa
re : Barycentres 24-03-11 à 17:51

Merci de ns avoir tenir informés.

Bonne continuation



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