Portemanteau à une vis

1. Portemanteau à une vis Représentation de profil: le mur est vert, le portemanteau en L est noir, la vis est bleue. L’appui inférieur est bleu, il n’y a aucun frottement. 3 points de contact : la vis, l’angle inférieur, le manteau non représenté ici. Etudions les forces engendrées par l’accrochage d’un manteau : Q : Quelle est la force créée par le manteau, au niveau du crochet ?

2. Portemanteau à une vis R : La force créée par le manteau, au niveau du crochet est de SIDA Q: Quelle est la réaction du mur au niveau de l’appui inférieur sans frottement,

3. 4 éléments R : Au niveau de l’appui inférieur sans frottement : le mur résistante à l’enfoncement : F horizontale D.S.I.LA. Q : Quelles sont les forces développées en réaction par le mur sur le portemanteau au niveau de la vis lorsqu’on accroche un manteau?

4. 4 éléments R : Les forces développées en réaction par le mur sur le portemanteau au niveau de la vis lorsqu’on accroche un manteau sont : la résistance à l’arrachement de la vis (D.S.I.LA.) Q : faites la décomposition de la résistance à l’arrachement de la vis (D.S.I.LA.)

5. 4 éléments R : décomposition de la résistance à l’arrachement de la vis (D.S.I.LA.) en une force rouge verticale et une force verte horizontale. Q : Quelle est l ’intensité de cette force rouge verticale?

6. 4 éléments R : L’intensité de cette force rouge verticale est égale au poids du manteau. Quelle est l’intensité de la force verte horizontale? La réponse sera en plusieurs étapes Q : Représenter l’ensemble des forces développées par le mur sur le portemanteau

7. 4 éléments R : l’ensemble des forces développées par le mur sur le portemanteau sont • Par l ’intermédiaire de la vis : en rouge, la réaction du mur au poids du manteau, en vert, la résistance à l’arrachement de la vis . • Par l’appui inférieur : en vert, la résistance à l’enfoncement du mur. Q : Représenter l’ensemble des forces s’exerçant sur le portemanteau

8. 4 éléments R : Représentation de l ’ensemble des forces développées sur le portemanteau, ne pas oublier le manteau qui provoque toutes les autres forces réactives. Q : Quelles sont les intensités des forces rouges?

9. 4 éléments R : L’intensité des forces rouges est le poids du manteau. Etudions la relation entre force rouge et force verte. Q : Si le poids du manteau augmente, comment varie l’intensité des forces vertes?

10. 4 éléments R : L’ intensité des forces vertes augmente proportionnellement au poids du manteau. Les forces d’arrachement augmentent avec le poids du manteau. Q : Que se passe-t-il si la portion horizontale du portemanteau est plus longue?

11. 4 éléments R : le bras de levier augmentant, avec une même force rouge on arrive à arracher le portemanteau. L’intensité des forces vertes augmente. Q : Que se passe-t-il si la portion verticale du portemanteau est plus longue?

12. 4 éléments R : Si la portion verticale du portemanteau est plus longue il est plus difficile d’arracher le portemanteau. L’effet de levier est augmenté. L’intensité des forces vertes diminue. Q : Qu’avions nous appris avec la balançoire? Quel rapprochement peut-on faire?

13. 4 éléments R : Nous avions appris avec la balançoire qu ’il existe une relation entre le couple de forces vertes et le couple de forces rouges. Q : Quelle est la relation entre les forces vertes et les forces rouges?

14. 4 éléments R : Il existe une relation d ’égalité entre le couple de forces vertes et le couple de forces rouges. C’est la condition pour l’équilibre de la barre, F .d = f .D Q : Et pour le portemanteau?

15. 4 éléments R : de même, pour le portemanteau, il existe une relation d’égalité entre le couple de forces vertes et le couple de forces rouges. C’est la condition pour l’équilibre du portemanteau. Q : Qu’en déduisez-vous pour le calcul des forces s’exerçant sur le portemanteau?

16. 4 éléments R : F .d = f .D est la relation entre ces forces vertes et le poids du manteau. Les couples vert et rouge sont opposés et égaux. Q : Dans quelles conditions le porte manteau perd son équilibre?

17. 4 éléments R : Le porte manteau n’est pas en équilibre lorsque les forces réactives n’égalisent pas la force active (manteau). Quand les couples ne s’annulent pas : soit F .d < f .D, soit F .d > f .D. Q : Pour quelles raisons les couples ne seraient pas équilibrés?

18. R : soit par arrachement horizontal du clou. Le couple antihoraire vert est < couple horaire rouge Q : figurer les forces

19. 4 éléments R : la composante horizontale de la vis est nulle, mais la composante horizontale au niveau de l’appui ne l’est pas au début de la chute, l ’orientation du portemanteau change, seul reste le poids du manteau Q : Pour quelle autre raison les forces réactives seraient-elles insuffisantes?

20. 4 éléments R : la composante verticale de la vis peut être insuffisante, sans que les composantes horizontales au niveau de l’appui inférieur et au niveau de l’appui supérieur ne changent. Q : figurer les forces

21. 4 éléments R : la composante verticale de la vis peut être insuffisante, sans que les composantes horizontales au niveau de l’appui inférieur et au niveau de l’appui supérieur ne changent. Q : faites le bilan des forces

22. 4 éléments R : bilan des forces. Q : Quel est l’équilibre du portemanteau?

23. 4 éléments R : l’équilibre du portemanteau est instable, la force rouge n ’est pas annulée? Notez que cette situation correspond au glissement avec friction partielle. Q : Pour quelle autre raison les forces réactives seraient-elles insuffisantes?

24. 4 éléments R : par enfoncement horizontal de la rondelle qui en pratique est rare. Le couple antihoraire vert est < couple horaire rouge Q : représenter les forces en présence

25. 4 éléments R : les forces en présence sont les forces rouges, en cas d ’enfoncement complet le couple vert est nul, les forces rouges s ’alignent, et le couple rouge s’annule le portemanteau est dans une nouvelle position d ’équilibre Q : si l’enfoncement est partiel quand la nouvelle position d’équilibre est-elle atteinte?

26. R :la nouvelle position d’équilibre est atteinte lorsque les couples s‘ annulent Q :figurer les couples

27. R : les couples dans le cas de l’enfoncement du mur Q :en déduire le centre de rotation

28. R : le centre de rotation dans le cas de l’enfoncement du mur Q : Pour quelle autre raison les forces réactives seraient insuffisantes?

29. R : lorsque la structure du portemanteau cède ( il se tord jusqu’ à ce que sa résistance annule le couple de forces rouges )

30. 4 éléments Calcul des intensités des forces connaissant le poids du  « manteau » 100 gf, la hauteur du porte manteau : 20 mm la largeur du porte manteau : 10 mm La force rouge verticale transmise par le clou est de 100 gf. Q : calcul de la force d ’arrachement de la vis

31. 4 éléments Calcul de la force d ’arrachement de la vis. Le poids du manteau tend à faire pivoter le porte manteau dans le sens horaire, ceci par le moment créé par le poids du manteau, M=fd=100gf x10mm = 1000gf.mm

32. 4 éléments Calcul de la force d ’arrachement de la vis. le moment créé par le poids du manteau, M=fd=100gf x10mm = 1000gf.mm est annulé par le moment de la force d ’arrachement. M=fd=f x 20mm = 1000 gf.mm; f= 50gf

33. 4 éléments les forces vertes ont une intensité de 50gf les forces rouges ont une intensité de 100gf

34. Conclusions • La détermination des 3 points • La détermination des lignes d’action