Thème 6 Concevoir des structures en tenant compte des forces Sciences 7 Mme Adèle.

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  • Thme 6 Concevoir des structures en tenant compte des forces Sciences 7 Mme Adle
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  • Concevoir des structures en tenant compte des forces On peut renforcer les structures en choisissant des matriaux plus rsistants capables de supporter plus de forces internes ou en changeant lorientation des parties pour en accrotre la solidit
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  • La dformation Lorsque les tensions sexerant sur une structure commencent causer des ruptures, on observe souvent des dformations. Aprs que lon a constat la faon dont les structures ragissent aux forces, des efforts peuvent tre faits pour adapter leur conception afin de rduire la dformation. Les architectes et les ingnieur(e)s tentent dappliquer une stabilit accrue en rpartissant galement les forces qui sexercent sur la structures.
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  • Laxe neutre Laxe neutre est un point lintrieur dune poutre qui ne subit ni compression ni tension. Comme laxe neutre ne subit pas de tension, on peut en rduire une certaine portion sans compromettre la solidit de la poutre. Laxe neutre est la base des poutres en I, en L, en U, en T et en caisson ainsi que des tubes. La poutre est moins lourde et cote moins chre.
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  • Lorientation Ceci signifie la faon dont elle est positionne. En positionnant une pice de matriau de construction verticalement plutt qu plat, le matriau peut supporter une charge beaucoup plus grande.
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  • Les structures solides Il existe des formes solides qui ont la capacit de rduire la charge de faon gale ou de la diriger vers la base. Les triangles, les arches et les dmes font partie de ces formes solides.
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  • Problme 1 Coupez deux pailles en deux. pinglez les demi- pailles ensemble pour former un carr ABCD. Poussez sur le coin A tandis que vous tenez les coins C et D en place. Poussez sur le coin B du cadre jusqu ce quil retrouve sa forme carre. Refaites le carr original. Sur la diagonale AD, pinglez une autre paille. Testez la structure encore une fois. Prdisez leffet quaura une deuxime paille place sur la diagonale BC.
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  • Problme 2 Page 322
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  • Les arches, les cantilevers et les contrevents
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  • Ce sont des formes quon peut ajouter aux poutres pour les aider soutenir les forces qui pourraient les faire flchir. On sen sert lorsquon ne peut pas ajouter une colonne de soutien directement sous la poutre: l o lespace sous la poutre est trop profonde (un pont) l o il ny a pas dendroit stable o appuyer la colonne (les sols boueux) dans les endroits o il doit y avoir une vaste ouverture sous la structure (un viaduc)
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  • Les arches redirigent les forces quelles subissent vers le sol. permettent des ouvertures relativement larges. sont agrables lil. sont difficiles construire. sont trs solides et trs durables.
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  • Les cantilevers sont soutenus qu une seule extrmit. la force de compression sexercice vers le bas et la force de tension, vers le haut. soutenus au moyen dune sorte de systme de suspension. deux cantilevers peuvent tre combins pour composer une structure qui enjambe un grand espace, comme un pont.
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  • Les contrevents sont fabriqus laide de matriaux solides placs en diagonale pour soutenir des poutres horizontales ou verticales. accroissent tant la solidit que la stabilit de la structure en formant un triangle adjacent la structure et en redirigeant les forces dans la base. sont faciles construire et exigent peu de matriaux.
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  • Problme 3 Page 322
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  • La partie centrale dune poutre subit beaucoup moins de tension que la base ou les cts. La capacit dune poutre rsister aux forces et soutenir des charges ne serait pas diminue si la portion centrale tait enleve. Les poutres en caisson, en I, en L, et T et en U sont apparues.
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  • Les tuyaux Les tuyaux combinent la force de compression dun cylindre la lgret dun tube creux. Utiliss verticalement, les cylindres peuvent rediriger les tensions vers leur circonfrence et vers la base solide sur laquelle ils reposent. Dans le sens horizontal, ils peuvent agir comme une paire darches en redirigeant les forces vers la base dune structure.
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  • Un contrefort un contrevent solide habituellement de forme triangulaire utilis pour soutenir et renforcer les structures
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  • Les arcs-boutants conus pour la solidit et la stabilit ncessitent beaucoup moins de matriaux une grande portion de la forme triangulaire qui les soutien a t enleve
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  • Pourquoi peut-il tre avantageux de rduire le poids des matriaux utilises dans une structure?
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  • En rduisant le poids, on rduit la charge permanente. On peut partiellement rduire les forces internes. On peut rduire les cots de construction puisquil faut moins de matriaux pour construire la structure. Les matriaux plus lgers sont plus faciles transporter jusquau chantier de construction et mettre en place. Une plus grande lgret rend une structure qui doit tre porte plus facile utiliser.
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  • Comment renforce-t-on les structures? en choisissant des matriaux suffisamment rsistants en faonnant les matriaux de manire les renforcer.
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  • Utiliser des forces de friction La friction est la force qui rsiste au mouvement.
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  • Pour augmenter la friction entre deux objets: augmenter le poids de lobjet qui repose sur lautre de manire que les deux surfaces soient pousses lune vers lautre avec une plus grande force; rendre une surface plus rugueuse de manire que les structures attachent lune lautre; augmenter la surface de contacte entre les deux objets; enduire les surfaces de substances collantes qui aident rsister au mouvement; rendre les objets qui se dplacent dans un fluide moins profils ou hydrodynamiques.
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  • Pour diminuer la friction entre deux objets: rduire le poids de lobjet du dessus; rendre plus lisses les surfaces de contact; rduire la surface de contact; enduire la surface de lubrifiant qui aide rduire la friction; rendre les objets qui se dplacent dans un fluide plus profils ou hydrodynamiques.