P. BALLARIN L.P. NerdreSéance de travaux pratiques de Mécanique T.P.M5 M. GUYOT MONTLUCON

BAREME DE NOTATION DU T.P. M 5

- Recherche personnelle 1  : /3,5

- Expérimentation  : /7,5

- Initiative  : /2

- Recherche personnelle 2  : /7

MECANIQUE ETUDE DE PALANS

/20

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Poulie fixe

Une poulie est une roue portée par un axe et dont la jante est conçue pour recevoir un lien flexible (câble, chaîne, courroie, etc. ) destiné à transmettre un effort de levage, de traction, etc.

Poulies mobiles associées à des poulies fixes : Palans

Un palan est un appareil de levage comportant un mécanisme multiplicateur (poulies, train d'engrenage, etc.) qui permet de soulever des charges avec un effort moteur relativement faible.

NOM : ..................................................... date : .............................Prénom : ................................................

INFORMATIONS - RESSOURCES

Une poulie change la droite d'action d'une forcesans changer son intensité.

P = F

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On considère un palan à trois poulies fixes et trois poulies mobiles. Une poulie mobile a un poids de 12 N et la règle liant ces poulies a un poids de 8 N. Le corps suspendu a un poids de 30 N.

Un palan divise le poids de la masse àsoulever par le nombre de brins liés àl'équipage mobile.Sur le schéma ci-contre, deux brins sont liés à l'équipage mobile donc :

RECHERCHE PERSONNELLE - 1 -

En considérant les frottements comme négligeables, quelle serait la valeur de la force motrice capable d’équilibrer la charge totale ?

……………………………………………...

……………………………………………...

……………………………………………...

……………………………………………...

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MATERIEL UTILISE :

manipulations :- Un support magnétique ;- Un dynamomètre à cadran sur aimant ( N0 1, ; 0,2 N maxi ) ;- Un axe aimanté ;- Deux poulies fixes ;- Deux poulies mobiles ;- Des masses marquées.

OBJECTIFS DES MANIPULATIONS :

Les manipulations proposées permettent de vérifier :

les savoir-faire expérimentaux et théoriques suivants :- Savoir lire un schéma et réaliser son montage ;- Utiliser correctement des appareils de mesure (valeur de forces et distances).- Savoir convertir des unités.- Calculer le moment d’une force par rapport à l’axe de rotation ;- Utiliser le théorème des moments.- Etudier des systèmes mécaniques utilisant des palans.- Représenter graphiquement une fonction du type linéaire et exploiter le graphique.

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BUT DES MANIPULATIONS :Une grue à tour comporte une flèche qui peut pivoter autour de l’axe vertical D de la tour. La charge et son équipement peuvent se déplacer le long de la flèche. Ces mouvements sont commandés par des moteurs électriques pilotés par le conducteur de la grue.On désire étudier le palan (système de levage) afin de connaître la valeur de la force exercée par les moteurs électriques en fonction de la charge à soulever.

EXPERIMENTATION

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TRAVAIL A REALISER :

1 - Palan constitué d'une poulie mobile associée à une poulie fixe :

A l'aide de la balance électronique, déterminer, en kg, la valeur de la masse d'une poulie mobile :

Mp = ………. kg

Réaliser le montage suivant :

Les brins 1 et 2 doivent être verticaux.

Faire vérifier le montage.

Pour le calcul de la valeur du poids P, on considère la masse totale de l’équipage mobile :

Mtotale = M + Mp.

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Compléter le tableau ci-dessous : (Prendre g = 10 N / kg).

Masse M (en kg) … … … …

Mtotale = M + Mp (en kg)

P = Mtotale g (en N)

F (en N)

La condition d’équilibre d’un équipage mobile à n brins se traduit par la relation P = n F.Cette relation est-elle vérifiée dans le cas ci-dessus ?

Nombre de brins liés à l’équipage mobile : ……. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Conclusion : ….. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 - Palan constitué de deux poulies mobiles associées à deux poulies fixes   :

Placer sur la balance électronique les deux poulies mobiles ainsi que la réglette.Déterminer, en kg, la masse de l'équipage mobile :

Méquip. = …………... kg

Faire vérifier la détermination du nombre de brins et la mesure de Méquip .

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Déterminer le nombre de brins liés à l’équipage mobile :

n = brins

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Réaliser le montage suivant : (Les brins sont verticaux).

Faire vérifier le montage.

Compléter le tableau ci-dessous :

Masse M (en kg) … … … …

Mtotale = M Méquip (en kg)

Poids P (en N)

Force F (en N) … … … …

Nombre de brins liés à l’équipage mobile : ……. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Conclusion : ….. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 - Remise en état du poste de travail.

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4 - Etude du système de levage d'une grue à tour :

Les caractéristiques de la charge sont les suivantes :

charge utile Mu = 1 tonne = ……….. kg ; masse de l’équipage mobile Mequip. = 1 tonne =………. kg

Calcul de la charge totale  Mtotale = ……………

Calcul de la valeur P du poids correspondant à la charge totale Mtotale : (prendre : )

P = ………………

Etude du système de levage par poulies   .

Nombre de brins liés à l’équipage mobile : n = brins

Quelle est la valeur F de la force exercée par les moteurs sur le câble pour déplacer la charge ?

F = ………………7/8

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Equilibrage de la charge lorsqu'elle se déplace le long de la flèche :

La valeur P du poids correspondant à la charge totale que l'on désire déplacer est égale à 20 000 N.

Calculer le moment du poids par rapport à l'axe vertical D pour une portée maximale m.

M /D = = ……...…………………………………………

Ce moment ne doit pas changer lorsque d varie sous peine de rompre l'équilibre (basculement de la grue).

Considérons que la loi de variation de la charge utile Mu en kg en fonction de d en m s'écrit :

Compléter le tableau suivant :

d (m) 5 10 20 30 40 50

Mu (tonne) …. …. …. …. …. ….

Représenter graphiquement sur une feuille de papier millimétré la fonction Mu = f (d).

Prendre en abscisse : 20 cm pour d = 50 m en ordonnée : 2cm pour Mu = 1 tonne.

A partir de la courbe, déterminer la masse utile Mu pour la distance suivante :(Faire apparaître les éléments de tracé sur le graphique).

M /D = …………………

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distance d = 25 m masse utile

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Mu = ……………….