Éco-construction d'un bâtiment à énergie positive

Définition du centre de gravité des solides usuels

Attention

Le barycentre représente le centre géométrique d'un objet et ne fait pas intervenir la notion de masse.

  • Si la masse volumique de l'objet est la même partout (matériau homogène), le barycentre est confondu avec le centre de gravité.

  • Si la masse volumique de l'objet n'est pas la même partout (matériaux non homogènes), le barycentre et le centre de gravité sont deux points différents !

Barycentre de surfaces simples (2 dimensions)

Dans les exemples suivants on considère que le matériau est homogène : par conséquent le barycentre et le centre de gravité sont, dans ces cas particuliers, confondus.

Représentation dans le plan d'un rectangle homogène plein. Le centre d'inertie G du cercle a pour coordonnées horizontale (abscisse) x=b/2 et verticale (ordonnée) y=h/2.
Rectangle de longueur b et de largeur h.

Les coordonnées en et du centre de gravité noté sont pour un rectangle d'aire  :

Représentation dans le plan d'un triangle homogène plein de centre d'inertie G.
Triangle rectangle de base b et de hauteur h

Les coordonnées en et du centre de gravité noté sont pour un triangle rectangle d'aire  :

Représentation dans le plan d'un disque homogène plein de rayon R. Le centre d'inertie G du cercle a pour coordonnées horizontale (abscisse) x=R et verticale (ordonnée) y=R.
Disque de rayon R.

Les coordonnées en et du centre de gravité noté sont pour un cercle d'aire de centre  :

Nous supposons évidemment ci-avant que la masse surfacique est homogène sur ces surfaces.

Définition du centre de gravité des solides usuels

Intéressons-nous au cas des surfaces composées de surfaces simples. Cette méthode se généralise au cas tridimensionnel. Nous la présentons ici par le biais d'un exemple.

ExempleTrapèze perforé

On considère un trapèze perforé d'un cercle de rayon R. Cette surface a pour centre de gravité et pour aire . Nous supposons ici que la masse volumique de l'objet est la même partout (matériau homogène), et qu'elle est nulle dans la perforation.

Décomposition d'un trapèze plein mais perforé en la somme de plusieurs figures : un rectangle plein, un triangle plein et la soustraction d'un disque plein.
Exemple à 2 dimensions d'un trapèze perforé.

On peut décomposé la forme en plusieurs formes simples :

  • un rectangle de centre de gravité et d'aire ,

  • un triangle de centre de gravité et d'aire ,

  • un cercle (perforation) de centre de gravité et d'aire .

On a les relations suivantes :

  • ,

  • ,

  • .

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