Expérimenter l'impact de la forme de la section d'une colonne
3 expériences peuvent être imaginées pour appréhender ce qui est important dans le choix de la forme de la section.
Expérience 1 : l'ascenseur et le piédestal
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Considérons par exemple une tige métallique d'1 m de long et de section ronde de 3 mm de diamètre, en une qualité d'acier S400. On peut calculer que sa charge admissible en traction, en considérant un facteur de sécurité de 1,5, est de 1.885 N, ce qui correspond à une masse d'environ 188 kg. |
Cela représente approximativement le poids de 2 à 3 personnes, qu'on pourrait y suspendre, par exemple via une cabine d'ascenseur (dont on néglige ici le poids).
À présent, inversons les choses : renversons la tige en une colonne surmontée d'une plate-forme rigide. Qui oserait monter dessus ?...
Cette crainte légitime peut être vérifiée : on peut estimer la charge capable de la tige en positionnant une balance dessous. En appuyant dessus jusqu'à la ruine de la tige par déflexion, la balance n'indique que quelques centaines de grammes.
Le principe d'inversion est donc ici pris en défaut. C'est lié au fait qu'en compression, survient également le flambement, absent en traction.
Expérience 2 : la latte en plastique
Quand on appuie longitudinalement sur une latte en plastique, elle va toujours se plier dans le même plan : celui perpendiculaire à sa surface. On peut essayer avec des lattes de différentes largeurs : ça ne change rien. C'est le principe du maillon faible, ici du plan d'inertie faible : la colonne va toujours flamber dans la direction dans laquelle la section présente le moins d'inertie, de raideur.
Expérience 3 : le combat de pâtes
Prenons un bucatini (pâte tubulaire), et le poids équivalent en spaghettis. Lions les spaghettis en fagot pour former une seule "colonne".
Chargeons les deux séparément. Les deux vont finir par casser, mais il faudra mettre plus de force pour casser le bucatini que le fagot de spaghettis.
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