MECANIQUE RATIONNELLE
UMBB Boumerdès, Faculté des sciences, Département de physique Cours exercices, Mécanique Rationnelle : TCT et LMD-ST sem :3 A.KADI Exercice 02 : Déterminer le centre d’inertie des masses linéiques homogènes suivantes : 2R y R x R y 2R x y 2R 2R R x Exercice 03 : Déterminer le centre d’inertie de la surface triangulaire homogène suivante. y O b A a h B x y dy O B y dx h C D x E A O x F b a b A a h B x Figure 01 Figure 02 Figure 03 Masse du solide plan : 1 m = σ S = σ. b. h 2 Calculons y G = 1 ∫ ydm = m S 1 m ∫ S yσ ds (figure 02) L’élément de surface est donné par : ds = L1dy ; avec L 1 = CD Dans les triangles semblables OAB et CBD , nous avons : CD OA h − y = ⇔ h L1 b = h − y h L b b = ( h − ) ce qui donne : ds = ( h − y) dy avec 0 ≤ y ≤ h h h 1 y y 2 3 1 2 b 2 ⎛ hy y ⎞ h h = y ds y ( h y) dy 2 m ∫ σ = bh ∫ − = ⎜ ⎟ h h − 2 3 0 3 ; h y G = S S ⎝ ⎠ 3 G = Calculons x G = 1 ∫ xdm = m S 1 m ∫ S xσ ds (figure 03) L’élément de surface est donné par : ds = L2dx ; avec L 2 = EF et 0 ≤ x ≤ a + b 140
UMBB Boumerdès, Faculté des sciences, Département de physique Cours exercices, Mécanique Rationnelle : TCT et LMD-ST sem :3 A.KADI Dans les triangles semblables OEF et OBC , nous avons : h L = 2 . x a + b , ce qui donne : h ds = . a + b xdx EF BC L = ⇔ 2 h = OF OC x a + b x G a+ b a+ b 2 = 1 2 h 2 2 2 ( a + b) x ds x xdx x dx m ∫ σ = bh ∫ = = a + b b( a + b) ∫ ; 3 b S 0 0 2 ( a + b) = 3 b x G 2 Exercice 04: Déterminer, par intégration et par le théorème de Guldin, les coordonnées des centres d’inertie des corps surfaciques homogènes suivants : y B y o + α b − α A x a 2R A 2a Figure 01 Figure 02 R x Solution : figure 01 : Centre d’inertie par intégration : Par raison de symétrie, le centre d’inertie est sur l’axe (Ox) , alors y = 0 On calcule d’abord le centre d’inertie du triangle puis celui de la portion de disque, ensuite on déduit le centre d’inertie du solide. a) Centre d’inertie du triangle : masse du triangle : on choisit un élément de surface : 2a.2R m1 = σ S1 = σ = 2aR ; 2 ds = CD dx L . dx ; avec : 0 ≤ x ≤ 2R . 1 . = 1 Les triangles OED et OFB sont senblables ; Nous pouvons écrire : OE OF ED x L1 / 2 = ⇔ = ⇒ L1 = FB 2R a a R x y o G x dx C D E 2R A B F A a x 141
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UMBB Boumerdès, Faculté des sciences, Département de physique<br />
Cours exercices, Mécanique Rationnelle : TCT et LMD-ST sem :3<br />
A.KADI<br />
Exercice 02 :<br />
Déterminer le centre d’inertie des masses linéiques homogènes suivantes :<br />
2R<br />
y<br />
R<br />
x<br />
R<br />
y<br />
2R<br />
x<br />
y<br />
2R 2R<br />
R<br />
x<br />
Exercice 03 :<br />
Déterminer le centre d’inertie de la surface triangulaire homogène suivante.<br />
y<br />
O<br />
b<br />
A<br />
a<br />
h<br />
B<br />
x<br />
y<br />
dy<br />
O<br />
B y<br />
dx<br />
h<br />
C<br />
D x E<br />
A<br />
O<br />
x<br />
F<br />
b a<br />
b<br />
A<br />
a<br />
h<br />
B<br />
x<br />
Figure 01 Figure 02 Figure 03<br />
Masse du solide plan :<br />
1<br />
m = σ S = σ. b.<br />
h<br />
2<br />
Calculons<br />
y<br />
G<br />
=<br />
1<br />
∫ ydm =<br />
m<br />
S<br />
1<br />
m<br />
∫<br />
S<br />
yσ<br />
ds<br />
(figure 02)<br />
L’élément de surface est donné par :<br />
ds = L1dy<br />
; avec L<br />
1<br />
= CD<br />
Dans les triangles semblables OAB et CBD , nous avons :<br />
CD<br />
OA<br />
h − y<br />
= ⇔<br />
h<br />
L1<br />
b<br />
=<br />
h − y<br />
h<br />
L<br />
b<br />
b<br />
= ( h − ) ce qui donne : ds = ( h − y)<br />
dy avec 0 ≤ y ≤ h<br />
h<br />
h<br />
1<br />
y<br />
y<br />
2 3<br />
1 2 b<br />
2 ⎛ hy y ⎞ h h<br />
= y ds y ( h y)<br />
dy<br />
2<br />
m<br />
∫ σ =<br />
bh<br />
∫ − = ⎜ ⎟<br />
h<br />
h<br />
−<br />
2 3<br />
0 3<br />
; h<br />
y G<br />
=<br />
S<br />
S<br />
⎝ ⎠<br />
3<br />
G<br />
=<br />
Calculons<br />
x<br />
G<br />
=<br />
1<br />
∫ xdm =<br />
m<br />
S<br />
1<br />
m<br />
∫<br />
S<br />
xσ<br />
ds<br />
(figure 03)<br />
L’élément de surface est donné par :<br />
ds = L2dx<br />
; avec L<br />
2<br />
= EF et 0 ≤ x ≤ a + b<br />
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