La résultante du 16-04-2010

Nous allons traiter de vecteurs forces parallèles

Voici la correction du test d’hier concernant la liaison pivot glissant

Sauterelles et genouillères

Une sauterelle….. avec des genouillères…..

Ah !! mon pierrot faut que tu lâches la bouteille…

La sauterelle de la basilique de Vézelay, ou selon wikipédia le plus souvent c’est un insecte, sauteur….

et les genouillères dans tout cela, une protection des genoux… de la sauterelle….

Ici cette clé étau utilise le principe de la genouillère de blocage en position fermée…..

qu’est ce que c’est que ce principe à la noix….

Si vous prenez un catalogue de fournisseur du type vous rencontrerez de nombreux mécanismes de bridage appelées “sauterelle” qui ont souvent la particularité d’employer la notion de genouillère.

prenez cet autre marque… un mécanisme de serrage horizontal avec verrou additionnel de la marque DE-STA-CO remarquez ici que l’adjectif horizontal ne s’applique pas à la direction de l’effort comme on pourrait le supposer, mais à l’allure du bridage….

http://www.youtube.com/watch?v=1elGHUOMVao&feature=related

Rappelez vous en classe de première, nous avons travaillé avec un bride DE-STACO-830

Séance de TP du jeudi 02/10/2008 (G2) Séance de TP du mardi 30/09/2008 (G1) Séance de TP du mardi 14/10/2008 Le travail demandé était une schématisation permettant de vérifier votre compréhension du fonctionnement du mécanisme de bridage.

En quoi ce mécanisme utilise t-il le principe de la genouillère ?

Dans cette position la bride est presque en contact avec la pièce à brider, car le piston plongeur va encore avancer un peu …

La tige du piston continue d’avancer, et les points E,D et C sont presque alignés. Le  piston plongeur est pratiquement en fin de course.

Maintenant les trois points A,B et C sont alignés et le piston plongeur est en fin de course, on dit qu’il est au point mort gauche. C’est dans cette position que le serrage est maxi.

Le piston du vérin pneumatique a avancé encore un petit peu, et nous avons atteint une situation particulière. Le piston plongeur est un tout petit peu revenu aussi, mais maintenant, il y a verrouillage, car celui-ci quelque soit l’effort ne peut plus revenir en arrière, car la biellette rouge va s’appuyer sur socle. J’ai volontairement accentué la cassure du point D en dessous de la ligne médiane EC, et il resterait à vérifier si le contact avec le socle se fait bien avec la biellette rouge et non pas plutôt avec la biellette coudée bleu.

On a vu là tout l’intérêt du principe de la genouillère, qui est d’atteindre une position particulière où :

-L’action du vérin devient inutile, pour maintenir le bridage par le piston plongeur.

-La position est verrouillée, on pourrait dire irréversible.

-Il va falloir l’action de la tige du vérin dans l’autre sens pour déverrouiller la genouillère.

-Du point de vue des efforts, c’est dans cette positon de bridage (Trois point très proche de l’alignement) que l’on obtient la démultiplication presque maximale de l’effort du vérin en effort de bridage.

Remarque :

Une étude de statique dans la position 1, permettant d’établir une relation entre la pression dans le vérin et l’effort de bridage en principe est absurde puisque l’on est pas encore en position de bridage. Tout au plus cela permettrait de se faire une idée approximative des possibilités de cette sauterelle. Ou alors pour démontrer que cette position donne une démultiplication qui n’est pas encore à son maximum.

Nous avons travaillé également sur cette  bride 817 S

Observez la phase de bridage, la tige du vérin continue à avancer à la même vitesse, alors que la rotation du bras presseur ralentit, cela nous montre bien l’augmentation de l’effort en fin de course, ainsi qu’un accostage à vitesse faible.

Ici je suis supposé être en phase terminale et je parle en quelque sorte de puissance virtuelle.

Cet autre élément de serrage vertical modèle 503 de la marque DE-STA-CO utilise également la notion de genouillère…

Cette presse mécanique, utilise aussi le principe de la genouillère…

Voici un exemple d’utilisation de la notion de genouillère en construction mécanique, dans des presses à genouillère. Je ne puis vous garantir que la cinématique interne des presses de cette entreprise soit identique, mais probablement une certaine similarité.

Cette perceuse pivotante utilise également le principe de la genouillère en alignant les trois axes.

Animation d’une perceuse escamotable créée a partir d’un ancien sujet de bac

Dans le thème du lève tout que nous avons déjà étudié, existe également la notion de genouillère ou de verrouillage, d’une façon pas très visible.

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Ce gif réalisé à partir d’un power point réalisé par une équipe de professeurs lors d’un séminaire met en situation la fonction de ce mécanisme.

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Cette équipe de professeur avait présenté un tp de mécanique, basé sur l’utilisation de résultats obtenus avec un logiciel. Certaines figures sont très explicites et je vais donc les utiliser pour essayer de mettre en évidence la notion de genouillère utilisée par ce mécanisme.

Essayez avec ce gif de percevoir le fonctionnement de ce mécanisme. L’élaboration d’un graphe des liaisons entre les divers groupes cinématiques est déjà un bel objectif.

Ici vous pouvez observer, les éléments importants participant à la transformation de l’effort manuel en effort sur le châssis mobile qui ne peut que translater verticalement. L’axe vert est en liaison avec le châssis mobile.

Première phase. Le levier est en équilibre sous l’action de trois forces. Le genou est en équilibre sous l’action de deux forces.

Seconde phase. Le levier est  toujours en équilibre sous l’action de trois forces. Le genou est  toujours en équilibre sous l’action de deux forces.

Troisième  phase. Le levier est  maintenant en équilibre sous l’action de deux forces. Le genou est  toujours en équilibre sous l’action de deux forces. Cette position particulière n’est pas stable….

Quatrième  phase. Le levier est  toujours en équilibre sous l’action de deux forces. Le genou est  maintenant en équilibre sous l’action de trois forces. Cette position particulière est pas stable…. Le principe de la genouillère est ici obtenu grâce à la forme particulière des genoux, nous sommes dans une position verrouillée, quelque soit la charge, le déverrouillage est impossible sans une action volontaire sur le levier

j’ai encore certainement en stock d’autres exemples, mais je pense maintenant que le principe est acquis

ici vous avez un levier à came, de nombreuses notions mécaniques importantes ici sont utilisées, la notion d’adhérence, ainsi que le notion de verrouillage. L’analyse est délicate, et demande de bien poser les hypothèses… Sommes nous en présence d’une genouillère….

Séance de TP du 06/01/2010

Bon, nous voilà au début de la nouvelle année, nous avons continué sur les notions de statique, toujours la même chose:

freeRider

Sur le thème du free rider Bomba, rappel de l’étude de l’équilibre d’un système soumis à deux forces,

La question…!A la limite de l’absurde……

La réponse attendue !!!!

puis un autre système en équilibre soumis à trois forces parallèles,

La question…!

Repérage du système à isoler dans son environnement

Rédaction du raisonnement, B.A.M.E.Rédaction de l’application du P.F.S., et exploitation du T.M.S.

Exploitation de la figure…. pour la recherche des bras de leviers

puis de nouveau un autre système en équilibre soumis à trois forces non parallèles, donc ………!

Une question intermédiaire, pour lire la donnée dans un graphique, en vous demandant de comprendre que la position ouverte sous entend, amortisseur non enfoncé donc une force de 1000 N.

A partir de là c’est du classique, on recommence la procédure habituelle…

La réponse attendue !!!!

Je n’ai pas poursuivi plus loin l’exploitation des résultats, votre bonne volonté étant infinitésimale…..

Bon voilà enfin ce thème de fini……

Barrière levante

On a pu enfin aborder un autre exemple et je me suis refusé d’écrire quoique soit au tableau, attendant de vous un peu plus de participation et d’allant.

Voici l’objectif de cette étude posé avec quelques hypothèses incontournables.

Le questionnaire et son document réponse, regroupant les trois isolements successifs qu’il faudra résoudre graphiquement.

On vous a donné volontairement que ces quatre documents, pour vous entrainer et voir votre capacité à établir certaines évidences par pure logique, sachant qu’en réalité le dossier technique est beaucoup plus étoffée, et qu’un questionnaire de cinématique antérieur à la statique, vous aide à maîtriser le fonctionnement de ce mécanisme. Notre volonté ici était de fournir les éléments d’ambigüité au fur et à mesure de vos besoins et ce fut bien le cas , car beaucoup parmi vous, ont eu du mal à deviner la liaison pivot entre la lisse et le bâti en D, ce qui ne m’a pas trop surpris, bien que je vous ai fait croire le contraire…

Pour ceux qui veulent analyser leur travail, je vous fourni donc un correction, ainsi que quelques dessins 3D, qui étaient dans le dossier technique.

(en principe si vous cliquez sur les images, celles ci seront d’une taille plus lisible)

Revenons au frottement (suite 1)

Et si nous commencions par une petite expérience….

Mon objectif est de mettre en évidence que le modèle d’une liaison parfaite sphère-plan pour étudier l’équilibre de ce stylo ne nous suffit plus et qu’il va falloir pour comprendre ou modéliser notre expérience introduire un modèle incluant l’adhérence.

Je suis conscient que cette phrase introductive pour définir mon objectif en elle même, est bien complexe et vous demande donc si vous ne la comprenez pas (ce qui est tout à fait normal pour un élève de STI) de me faire confiance et de vous laisser emmener dans une histoire, que vous pourrez relire à loisir pour en voir les tenants et les aboutissants.

Certains, en cours me dirait d’emblée, “mais msieur je ne comprends rien….” et là je lui explique en générale, que si j’essai de lui apprendre ce qu’il connait, c’est sûr qu’il comprendra, que je n’aurai pas beaucoup de difficultés en tant que pédagogue, mais que du coup il ne progressera pas… mais par contre que si j’essai de lui apprendre ce qu’il ne connait pas, il n’est pas anormal pendant un certain temps d’avoir l’impression d’être dans un monde inconnu voir incompréhensible, c’est normal puisque le but est de faire découvrir ce monde inconnu incompréhensible et c’est en cela que c’est intéressant justement….

Pour ceux qui ne comprennent pas mon explication, et il y en a (je veux bien admettre que mon explication demande une certaine logique qui n’est pas à la porté de tout le monde…), je leur propose de coucher 10 fois sur une feuille leur nom de famille, et devant leur crédulité, je leur explique que mon objectif aujourd’hui pour eux, c’est de leur apprendre à écrire leur nom de famille…….

Après cela en général, nous poursuivons mon premier objectif dans la joie et l’allégresse.

Bon soyons un peu sérieux revenons à notre stylo, il glisse ou il ne glisse pas, là est la question….

Comme le montre le ptit gif ci-contre, j’ai simplement tenu en équilibre un stylo en appuyant sur son extrémité (gomme), sauf une fois…. Mon intention est de maintenir ce stylo sous l’action de deux forces, car le PFS nous permet de connaitre le support de ces deux forces, et pour cela l’action de mon doigt, doit avoir une intensité suffisante pour que le poids du stylo devienne négligeable. Mais il faut aussi que cette action ne soit pas trop importante, car la mine, si son diamètre est trop fin va pénétrer dans le papier et nous n’aurons plus sur cette extrémité une réalité proche d’un modèle sphère-plan (anciennement ponctuel).

Position 1, je maintiens le stylo avec mon doigt dans une position orthogonale au plan d’appui. Cette position d’équilibre est très stable.

Position 2, je maintiens le stylo avec mon doigt, mais je l’incline pour qu’il ne soit plus orthogonal au plan d’appui. Cette position d’équilibre est stable.

Position3, je maintiens toujours le stylo avec mon doigt dans une position encore plus inclinée. Cette position d’équilibre est toujours stable.

Position 4, je maintiens toujours le stylo avec mon doigt dans une position encore plus inclinée, mais cette position est un peu instable : -si je réduit l’inclinaison j’ai la sensation d’améliorer la stabilité de l’équilibre, -si j’augmente l’inclinaison, le stylo glisse et il faut que je recommence l’expérience. Cette position d’équilibre est à la limite de la stabilité.

Position 5, le stylo glisse. Je ne suis plus en position d’équilibre… Cette position de non équilibre, ou de glissement est instable. Remarque : Sur cette cinquième photo, j’ai obtenu une inclinaison supérieure mais l’équilibre était très très instable, et je n’appuyait presque plus sur le stylo, car naturellement, j’ai senti que cela me permettrait de maintenir l’équilibre, mais alors je ne peux plus négliger le poids et alors l’expérience serait un peu plus compliquer à analyser. je considère donc cette photo hors propos de mes objectifs ou alors comme une position très instable, avec le stylo en train de glisser…

Position 6, je maintiens le stylo avec mon doigt dans une position à la limite de l’équilibre, mais en m’appuyant sur le plan d’appui avec la gomme et non pas avec la mine de graphite.

Bon maintenant analysons un peut tout cela….

Discussion autour de la position 1

Dans le gif ci-contre, vous pouvez observer trois étapes importantes : -Introduction de l’objet réel et de ses caractéristiques, avec le passage de la réalité à un modèle. -Étude de l’équilibre du modèle, en appliquant le P.F.S et l’obtention des résultats. -Etude  l’action en B, et de la cohérence du modèle “liaison sphère-plan parfaite” avec la réalité .

Discussion autour de la position 2 et 3.

Ces positions seront analysés plus tard….

Discussion autour de la position 4 . Dans ce gif , je vais introduire une notion importante “la position d’équilibre stricte”

Ici, j’applique le P.F.S. pour en déduire la nature des actions en A et B

Dans ce gif , je vais analyser l’action en B, et comparer celle-ci avec le modèle de l’action transmise par une liaison sphère-plan parfaite, pour mettre en évidence le HIC…….

Dans ce gif , je tente d’essayer l’introduction de la notion d’adhérence, d’angle de frottement ou d’adhérence. Ce gif est bien trop dense, beaucoup trop de blabla, il faudra que je revois cela…..

Bon je vais m’arrêter là, il reste encore un bon chemin à parcourir, l’histoire n’est pas fini, elle n’est pas sans fin, vous aurez la suite au prochain épisode….

Comme mon collègue dirait, j’avance à la vitesse d’un escargot qui charge…..

Dans ce gif , je vous propose de caractériser l’angle d’inclinaison du stylo, en utilisant la notion de “normale à un plan”.

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Dans ce gif , je vous rappelle une technique pour mesurer cet angle (sans rapporteur), avec la notion de tangente.

Polygone de sustentation et frottement

En voulant  continuer à vous parler du frottement, je me suis senti envahi par un ptit glouton qui a perturbé mon raisonnement et du coup à fait basculer ma caisse, et du coup est venu la notion d’équilibre, de stabilité, et donc de surface de sustentation….

AaaRgh!!! ce glouton…!!!

En recherchant une image pour expliquer le polygone de sustentation, je suis tombé (sans me casser le col du fémur) sur ce site.

on y parle d’équilibre, de projection du centre de gravité…. comme c’est bizarre, on se croirait en construction mécanique…..

j’ai aussi trouvé cela sur un site traitant du karaté…. Ici le vocabulaire manque un peu de rigueur du point de la mécanique théorique, c’est dommage, car les principes de la mécanique sont utilisées….

on y traite de la stabilité

Culture STAPS

Sur ce site de Raphaël LECA, j’y ai rencontré un power-point traitant de l’équilibre.