HS13 TP N°2 Principe du palan Page 1 / 4
H.S.13 T.P. N°2 Principe du palan
I) Objectif :
Une grue à tour comporte une flèche qui peut pivoter autour de l’axe vertical ∆ 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.
Lest
Lest Poste à pilotage
Charge utile Tour
Charge utile Flèche
Contre-flèche
vers moteurs électriques
Cable
Système de levage : Palan
P. BALLARIN
II) Matériel :
- Un support magnétique ;
- Un dynamomètre circulaire sur aimant (x 0,1 N ; 0,2 N maxi ) ; - Un axe aimanté ;
- Deux poulies fixes ; - Deux poulies mobiles ; - Des masses marquées.
- Une barre à trous
- Une balance électronique - Du fil (fil à bouillon) III) Données :
a) Poulie fixe :
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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.
Poulie fixe
Câble
P F
Une poulie change la droite d'action d'une force sans changer son intensité.
F = P
b) 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.
Un palan divise le poids de la masse à soulever par le nombre de brins liés à l'équipage mobile.
Poulie mobile
masse M Poulie fixe
P F
Equipage mobile
brin 1 brin 2
IV) Protocole expérimental N°1 :
A l'aide de la balance électronique, déterminer, en kg, la valeur de la masse d'une poulie
mobile : Mp = Kg
Axe
Poulie mobile Poulie fixe
(D)
masse M F
P brin 2
brin 1
Réaliser le montage suivant en utilisant une première masse.
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 la première colonne du tableau ci-dessous : (Prendre g = 10 N / kg).
Masse M (en kg) Mtotale = M + Mp
(en kg) P = Mtotale x g
(en N) F (en N)
Changer plusieurs fois de masse et compléter le tableau.
V) Observation :
Que pouvez-vous dire des valeurs de F et de P ?
Sachant que n = 2, établir dans le cas présent une relation entre F, P et n .
VI) Protocole expérimental N°2 :
Réaliser le montage suivant : (Les brins sont verticaux).
Axe
Poulie mobile
Poulie mobile
Poulie fixe Poulie fixe
M
P
G
Règle
(D)
F
A
Déterminer le nombre de brins liés à l’équipage mobile n = brins Placer sur la balance électronique les deux poulies mobiles ainsi que la barre à trous.
Déterminer, en kg, la masse de l'équipage mobile :
Méquip = kg
On détermine alors le poids P = (M + Méquip) x g
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VII) Observation N°2 :
Quelle relation pensez-vous pouvoir déterminer entre F, P et n ?
Effectuer plusieurs mesures en changeant à chaque fois la masse et compléter le tableau suivant :
Masse M (en kg) Mtotale = M + Méquip
(en kg) P = Mtotale x g
(en N) F (en N)
Le tableau confirme-t-il la relation proposée précédemment ?
VIII) Explication :
La condition d’équilibre d’un équipage mobile à n brins se traduit par la relation P = n × F.
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 6 N. Le corps suspendu a un poids de 30 N.
Axe fixe
Poulie mobile Poulie fixe
Poulie mobile
M
P
G
Règle
F
En considérant les frottements comme négligeables, quelle serait la valeur de la force motrice Fr
capable d’équilibrer la charge totale ?
