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centre de gravité

Posté par Apprenti (invité) 28-06-05 à 22:46

bonjour , j'ai l'énoncé suivant :

Deux tiges identiques, homogènes, AB et CD sont soudées à angle droit en leur
milieu commun O. Aux trois extrémités A, B et C, on fixe une masse ponctuelle "m".
Déterminer la position par rapport à O du centre de masse de l'ensemble en
supposant que :
a. la masse des tiges est négligeable.
b. chaque tige a la même masse "m" que les masses ponctuelles.
AB = CD = 50 cm et m = 0,2 kg.

Moi je dirai que le centre de gravité se trouve au point de concours des médianes du triangle abc , car il n'y aucune masse en D , qu'en dites vous?
merci

Posté par
cinnamon
re : centre de gravité 28-06-05 à 23:02

Salut,
je pense aussi que le centre de gravité est le point de concours des médianes du triangle ABC mais c'est un point bien particulier...regarde bien ton énoncé

Posté par Apprenti (invité)re : centre de gravité 28-06-05 à 23:14

en fait j'ai dit çà exprès pour voire votre réaction mais ma véritable pensée serait que le centre de gravité ne serait pas le point de concours des médianes , mais il serait un peu plus bas , car il y a tt de même du poids sur le segment OD..., non?

Posté par Apprenti (invité)re : centre de gravité 28-06-05 à 23:45

personne n'a d'idée?

Posté par
Archange21
re : centre de gravité 29-06-05 à 01:05

Non, cinnamon dit vrai, en théorie le point "G" (lol...) est le point de concours des médiane du triangle.

Mais connais la méthode expérimentale pour le montrer ? Il me semble l'avoir faite en 3eme

Posté par
rene38
re : centre de gravité 29-06-05 à 01:18

Salut
Il me semble qu'il y a 2 questions :
a) La masse des tiges est négligeable
Dans ce cas, le centre de masse G de l'ensemble est l'isobarycentre de A, B et C. Il est donc situé au 1/3 de [OC] à partir de O, soit puisque CD=50 cm, OG=25/3 cm

b) Chaque tige a la même masse "m" que les masses ponctuelles.
On utilise les barycentres partiels :
L'isobarycentre G des points A, B et C (voir a)) ;
Le point O, barycentre des 2 tiges.
Le centre de masse K est le barycentre de (G,3) et (O,2)
Sauf erreur, c'est le point de [OC] tel que OK=5 cm

Posté par Apprenti (invité)re : centre de gravité 29-06-05 à 01:48

merci rene , mais en terme vectoriel ça donne quoi? car on mécanique on raisonne qu'avec des vecteurs...

j'aurais ici donc :

GA + GB + GC = 0 pour la question a) , mais pour la question b) , je dois donc avoir :

GA + GB + GC + OA + OB + OC + OD = 0?

Posté par philoux (invité)re : centre de gravité 29-06-05 à 09:47

Bonjour Apprenti

Eventuellement cliques ici : cours sur les barycentres

Sinon à partir des infos de rené38, pourquoi pas :

(3+2).OK = 3.OG + 2.OO

Philoux

Posté par Apprenti (invité)re : centre de gravité 29-06-05 à 11:23

je comprends pas du tout ces coordonnées Le centre de masse K est le barycentre de (G,3) et (O,2) et surtout j'aimerais savoir comment tu calcules la position de k...

Posté par
J-P Posteur d'énigmes
re : centre de gravité 29-06-05 à 11:26

Le cas a est trivial, je ne fais donc que le cas b.

Tous les chemins mênent à Rome apprenti, celui pris par rene38 est sans reproches.

En voila un autre, plus visuelle:

Dessin 1:
On peut considérer les masses des 2 barres seules comme une masse unique de 2m concentrée au point O.

Dessin 2:
On peut considérer les masses en A et B seules comme une masse unique de 2m concentrée au point O.

Dessin 3:
La combinaison des 2 premiers dessins donne:
On peut considérer les masses des 2 barres + les masses en A et B comme une masse unique de 4m concentrée au point O.

Dessin 4:
La situation complète (les 2 barres + les masses en A,B et C) peut être ramenée au dessin 4.

La position G du centre de gravité est donc sur le segment [OC] de telle façon que:

4m.|OG| = m.|CG|
soit 4|OG| = |CG|

4|OG| = |OC|-|OG|
5|OG| = |OC|

5|OG| = 25 cm
|OG| = 5 cm
-----
Sauf distraction.  


centre de gravité

Posté par Apprenti (invité)re : centre de gravité 29-06-05 à 11:53

toujours avec tes petits dessins jp , c'est vraiment le meilleur moyen de comprendre , merci , mais regarde , je comprends parfaitement ton raisonnement , mais je ne comprends pas trop l'intérêt du mien , dans mon cours j'ai la formule suivante :

0 = m_a GGa + m_b GGb / m_a + m_b m_a..étant les masses , et GGa.. étant les vecteurs

j'applique cette formule à mon exercice : j'ai donc 2 masses , le barycentre des 3 masses à 0.2kg , soit 0.6kg , on va l'appeler G et le barycentre des tiges de 0.2kg , soit 0.4kg ( vu qu'il y a 2 tiges ) .

mon équation serait donc :

0 = (m_g GG' + m_o OG') / m_g + m_o

0 = 0.6 GG' + 0.4 OG'

et avec ceci je suis coincé :'(

Posté par philoux (invité)re : centre de gravité 29-06-05 à 12:04

>Apprenti 11:23

je comprends pas du tout ces coordonnées Le centre de masse K est le barycentre de (G,3) et (O,2) et surtout j'aimerais savoir comment tu calcules la position de k...

rené38 était parvenu à exprimer G barycentre des 3 masses m en A, B et C comme se situant sur le segment OC, à un tiers de OC en partant de O ( je te rappelle ce qu'il disait : Dans ce cas, le centre de masse G de l'ensemble est l'isobarycentre de A, B et C. Il est donc situé au 1/3 de [OC] à partir de O ).

Ensuite, rajouter les masses des tiges revient à ajouter une masse 2m au croisement de ces tiges càd en O.

Le barycentre K de ces 2 systèmes :
- "2 tiges" : 2m en O
- "3 masses" : 3m en G

peut être donné par :
(3+2).OK = 3.OG + 2.OO (comme dit à 9:47)
soit OK = (3/5).OG

Comme OG vaut (1/3).OC
=> OK = (3/5)(1/3).OC = (1/5).OC

donc le point K se situe au cinquième de OC à partir de O.

Nota :
Attention aux différences de notations entre les formulations de :
rené38 : Centre de gravité final appelé K, avec G le centre de gravité des 3 masses en A, B et C.
J-P : centre de gravité final appelé G

La résolution de rené38 a été de suivre l'énoncé pour résoudre a) puis b) à partir de a)
La résolution de J-P est de te montrer qu'on peut résoudre b) selon un autre cheminement.

Bien entendu, tu trouves les mêmes résultats

Bon courage

Philoux

Posté par Apprenti (invité)re : centre de gravité 29-06-05 à 12:15

oui mais dans mon cours j'ai une formule , j'en ai même plusieurs , celle que j'ai mises au dessus , et celles ci par exemple :

xg = (S mi xi)  / S mi    ( S = somme )

yg = (S mi yi) / S mi

c'est celle ci que je suis censé utilisé pour résoudre mon problème? ou celle d'avant...

Posté par philoux (invité)re : centre de gravité 29-06-05 à 12:28

>Apprenti

xg = (S mi xi)  / S mi    ( S = somme )

yg = (S mi yi) / S mi


est la traduction, en coordonnées x et y, de l'égalité vectorielle :

OG = ( S mi.OAi ) / (S mi)
où xi et yi sont les coord. des points Ai
et xg et yg les coord. de G
O l'origine (ici l'intersection des tiges)

Qd tu as :
K barycentre de G,3 et O,2, tu peux écrire : OK = (3.OG + 2 OO)/5

comme OO = vecteur_nul (OO en vecteur)

Alors OK = (3/5)OG
xk = (S mi xi)  / S mi = 3(0)/5 = 0   ( S = somme )
yk = (S mi yi) / S mi = 3.(25/3)/5 = 5

Je crains que tu te perdes entre les notations K de rené38 et ton cours qui appelle G le barycentre.

As-tu été (re)lire le lien que je t'ai fourni à 9:47 ?

Je crains aussi que tu poses beaucoup de question  parce que ton cours n'est pas bien assimilé... mais je peux me tromper...

Philoux

Posté par
J-P Posteur d'énigmes
re : centre de gravité 29-06-05 à 13:48

Si tu tiens vraiment à tes vecteurs.

On choisis le repère avec O comme origine, AB comme direction de l'axe des abscisses et DC comme direction de l'axe des ordonnées.

dans ce repère, on a:

A(-0,25 ; 0)
B(0,25 ; 0)
C(0 ; -0,25)
D(0 ; 0,25)

G(X ; Y) avec X et Y à déterminer.

Le centre de gravité d'une barre étant au milieu de la barre, on peut considéré que l'ensemble des 2 barres est une masse 2m au point O.

On a donc:

2m.\vec{GO} + m.\vec{GA} + m.\vec{GB} + m.\vec{GC} = \vec{0}

2.\vec{GO} + \vec{GA} + \vec{GB} + \vec{GC} = \vec{0}

2.(-X\ ;\ -Y) + (-0,25 - X\ ;\ -Y) + (0,25 - X\ ;\ -Y) + (-X\ ;\ 0,25-Y) = \vec{0}

Qui donne le système:

-2X - 0,25 - X + 0,25  - X - X= 0
-2Y - Y - Y + 0,25 - Y = 0

soit:
-5X = 0
-5Y + 0,25 = 0

Donc X = 0 et Y = 0,05
On a donc G(0 ; 0,05)

Donc G est sur [OC] à 0,05 m, soit 5 cm de O.
-----
Même réponse que par les autres méthodes (heureusement )

Posté par
J-P Posteur d'énigmes
re : centre de gravité 29-06-05 à 13:48

Zut alors mon orthographe est déplorable.



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