Notions de mécanique basiques

[invitedd46d788]

Bonjour à tous,

En stage ne B.E j’aurais quelques
questions, qui vous paraîtront basiques mais sur lesquels je bute légèrement.

Je ne cherche pas nécessairement
des formules mathématiques mais plus des exemples concrets qui me permettront
de maîtriser ces notions.

Quelles différence y’a-t-il entre une « charge »
et une « force » ?

Qu’elle différence existe-t-il
entre une « pression » et une « contrainte » qui se définisse
tout deux par la relation P=F/S. Dans le jargon des B.E, on entends souvent :
« cette pour être est soumise à une contrainte de tant »… ou « cette
poutre est sollicité à tant de MPa » ? J’arrive difficilement à faire
la distinction.

De plus qu’est qu’un « effort » (en N ?), un
effort tranchant (en Pa ?).

Considérons une poutre en porte à
faux sur une longueur de x mètre. La poutre n’est pas fixée. En appliquant une
force (charge ?) à son extrémité, la poutre aura tendance à pivoter par
rapport au point d’impact de la force (le pivot ?)…est-ce une bonne représentation
d’un moment mécanique (N.m) ? Une
voiture qui roule à 100km/h signifie qu’elle parcourt 100km en l’espace d’une
heure…de la même façon que signifie un moment de 100N.m ?

Supposons maintenant qu’une extrémité
de cette poutre soit encastrée dans un mur.
La poutre ne peut plus pivoter autour du pivot et la poutre aura tendance à se déformer,
que devient le moment de la force, est-il nul ?

Comment compare t’on une inertie.
Je pense aux différents types de profilé en acier (UPN, IPN…). Quand, quels
critères sont à prendre en compte pour l’utilisation d’un de ces profils.

Considérons une poutre verticale
fixée dans le sol. J’applique une force à son extrémité. La poutre aura
tendance à vouloir pivoter autour du pivot mais l’encrage aura tendance à empêcher
ce mouvement naturel.

Comment puis-je déterminé la
force (N) maxi à appliquer pour rompre cette résistance (Pa) instaurée par
cette fixation ?

Merci de vos précisions et du
temps passé.
-----

[alebot]

Bonsoir,

Les précisions que tu demandes sont plutôt de nature terminologiques que physiques.

Différence entre « charge » et « force ».
Il n'y pas de différence du point de vue physique. La charge désigne plutôt une force appliquée appliquée par une masse, c'est à dire charge = mg. Tandis que la force est notion très générale. Et pourtant, en mécanique vibratoire on parle de charge dynamique !

Différence entre « pression » et « contrainte ».
La encore, ce n'est qu'une question de terminologie. La pression est un terme employé pour les gaz ou les fluides tandis que la contrainte est une notion plus générale. On parlera du tenseur des contraintes dans le cas d'un solide. La pression peut aussi être employée pour désigner une force extern par unité de surface appliquée par un solide sur un autre solide.

De plus qu’est qu’un « effort » (en N ?), un effort tranchant (en Pa ?)
Un effort tranchant s'exprime en N et non en Pa.

Bonne soirée

[invite89cd7585]

Précision : la pression est la partie isotrope du tenseur des contraintes (un terme constant sur la diagonale). C'est donc forcément une contrainte normale à la surface sur laquelle elle s'exerce.

[invite49abae58]

hello

dans la phrase de Tizoo, "normale" veut dire perpendiculaire.

"moment" est un faux-ami, il n'a rien à voir avec le temps
il exprime l'effet réel d'une force qu'on applique avec un levier, ainsi avec 100 N appliqués à 1 mètre de l'axe de rotation d'une clé à douille , on a un moment de 100 N.m; avec un bras de levier de deux mètres, ça fait 200 N.m , c'est donc plus "puissant"

la poutre est un levier, si on applique une force à un bout et qu'elle puisse pivoter sur un point d'appui, c'est effectivement une bonne représentation du moment

mais si la poutre ne peut pas bouger, le moment existe quand même, il n'est pas nul, il y a un effort sur la structure qui fixe la poutre, le moment en est une expression valable

pour ce qui est des trois dernières questions, c'est un peu le même problème pour toutes:il y a plusieurs types d'efforts: flexion, poussée, flambage, torsion etc, selon l'intensité et le type d'effort, on aura intérêt à choisir tel profil (IPN par exemple) , mais il est difficile de généraliser la réponse: selon le cas, tel profil sera meilleur, et ensuite on le dimensionne d'après les contraintes.
c'est un problème banal de résistance des matériaux pour BE, il y a des tables qui récapitulent leurs possibilités

bye wyd

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitedd46d788]

J'ai pris le temps de bien lire tes réponses et je t'en remercie.

Cependant la notion de moment m'est encore ambigue. J'ai continué mes recherches sur , le net. Dans le cas des poutres, on ne parle pas de moment mais plus de moment fléchissant ( rien a voir visiblemnt avec le fait de pivoter autour d'un pivot ?)

Pour tous vous avouer j'ai énormément de mal à interpréter les différents diagrammes (cisaillement, moment...)

[invite49abae58]

salut

le moment n'a pas besoin de déplacement pour exister: si la poutre est bloquée à une extrémité par exemple, un effort sur l'extrémité libre la fera fléchir dans le sens de la force appliquée, et on calcule le moment c'est à dire l'intensité de la force multipliée par la distance oint d'application-point fixe, pour évaluer les efforts mis en jeu. Pareil si elle est posée à chaque extrémité ,et qu'on charge au milieu.

même si rien n'est visible à l'œil nu, la poutre est soumise à une contrainte intérieure, interne, qu'il convient d'évaluer pour dimensionner correctement la poutre, histoire qu'elle ne casse pas, en principe c'est le but du jeu..

pour les diagrammes : sur un cas précis ce serait sans doute plus lisible qu'en général. Au début du problème faut bien identifier la nature de l'effort (ou des efforts) ensuite on va vers le diagramme

bye wyd

[invitedd46d788]

[invitedd46d788]

typiquement ce type de diagramme que n'arrive pas à reproduire.

On considérè une poutre sur 2 appuis simples.

1.Concernant la déformée RAS, ça va j'arrive à suivre lol.

2. Au niveau de l'effort tranchant, je ne le comprend. Concrètement il garde toujours la même valeur (du moins an valeur abs). J'aurais tendance à croire que l'effort tranchant serait plus ou moins lié à la déformée, en gros, plus ou la force appui et plus le matériau à tendance à s'y opposer.
Je ne comprends pas non plus cette notion d'effort négatif ?

3. Je comprends un peu mieux la notion de moment grace à tes explications.
Une force + bras de levier = moment, ce qui n'implique pas forcement de mouvement.
Mais en théorie, le moment au point de pivot ne devrait'il pas être nul ?
Sur le diagramme des moment, c'est au point C (donc le pivot) qu'il est au maximum.

[invite49abae58]

salut
attention C n'est pas le point de pivot
la poutre repose en A et B, chacun peut être considéré comme un point de pivot
d'où le maxi en C ,milieu de la poutre, car c'est le plus loin des deux simultanément. (d'où la flèche maxi en ce point)

autrement dit en bon français c'est au milieu de la poutre que ça craint le plus.

c'est un peu comme s'il y avait deux moments, un qu'on calcule à partir de A l'autre à partir de B


l'effort tranchant est considéré comme constant parce qu'on le prend à chaque point d'appui: les réactions en A et B ne sont pas "rotatives", elles ont seulement verticales donc "tranchantes". si la force n'était pas appliquée symétriquement (cad pas au milieu) on aurait des efforts tranchant différents à gauche et à droite mais considérés comme constants de chaque coté du point d'application de la charge (C)

effort négatif :je ne suis pas certain; mais je crois que c'est la réaction du support à la charge. Comme il n'y a pas de déplacement (le poids est supporté par la structure, rien ne bouge) on dit que la réaction du support est égale à l'action du poids.

bye wyd

[invitedd46d788]

Pourriez vous m'éclairer

Soit une poutre de longueur L, sur laquelle s'exerce une charge uniformément répartie q=P/L.

Pour déterminer la réaction aux appuis aux 2 extrémités, je dois utiliser le théorème des moments.

en A, le moment est nul
en B, le moment vaut Vb x L

C'est la ou je coince, concernant le moment impliqué par la charge uniformément répartie.

q x L x bras de levier = (P/L) x L x bras de levier

J'ai la correction de l'exercice, et le bras de levier vaut (L/2), la je ne comprends vraiment pas.

Même question lorsque la force s'exerce sur une partie de la poutre.

Merci d'avance