CTN258 STATIQUE ET DYNAMIQUE Préalable(s): MAT145 PLAN DE COURS SESSION AUTOMNE 2013

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1 École de technologie supérieure Département de génie de la construction Responsable(s) du cours : Crédits : 4 Alan Carter CTN258 STATIQUE ET DYNAMIQUE Préalable(s): MAT145 PLAN DE COURS SESSION AUTOMNE Coordonnées de l enseignant Groupe 01: Benoit Renaud (cc-benoit.renaud@etsmtl.ca) Groupe 02: Benoit Renaud (cc-benoit.renaud@etsmtl.ca) Groupe 03: Benoit Renaud (cc-benoit.renaud@etsmtl.ca) 2. Descriptif officiel du cours À la suite de ce cours, l étudiant sera en mesure : de calculer les conditions d'équilibre des points matériels et des corps rigides (dans le plan et dans l'espace), et des structures de type treillis; de déterminer les propriétés de sections utilisées dans les applications de résistance des matériaux et de calcul des structures; d analyser les conditions de mouvement d'un point matériel et d'un corps rigide sous l'action d'une ou de plusieurs forces; d expliquer les notions de travail et d énergie et de vibration des structures. Principes fondamentaux de l analyse vectorielle des cas typiques d équilibre rencontrés en structure. Système de forces (forces, moments, couples); équilibre du point matériel et de corps rigides dans le plan et dans l espace; application aux treillis; aux câbles, aux mécanismes et aux poutres; forces réparties (premier et second moments de surface, de volume et de masse, centre de gravité, rayon de giration); frottement. Cinématique du point; dynamique du point (force, masse et accélération); travail et énergie (principe de conservation d énergie, travail et puissance); notions sur la vibration des structures. Séances de travaux pratiques axées sur l application des théories vues en classe à des problèmes survenant notamment dans le domaine du génie de la construction. 3. Objectifs spécifiques du cours Ce cours a pour but de permettre à l étudiant de maîtriser les notions fondamentales de statique et de se familiariser avec les notions de base sur la dynamique. La réussite de ce cours aura permis à l'étudiant : d'assimiler les principes fondamentaux de l analyse vectorielle des cas typiques d équilibre rencontrés en structure; d'assimiler les concepts de systèmes de forces (forces, moments, couples); de pouvoir calculer précisément les conditions d'équilibre des points matériels et Session automne 2013 CTN258 STATIQUE ET DYNAMIQUE 1

2 de corps rigides (dans le plan et dans l'espace), et des structures de type treillis; de déterminer les propriétés de sections (premier et second moments de surface, de volume et de masse, centre de gravité, rayon de giration); d'être capable d'analyser les conditions de mouvement d'un point matériel et d'un corps rigide sous l'action d'une ou de plusieurs forces. de connaître les notions de travail et énergie et de vibration des structures. 4. Stratégies pédagogiques utilisées 39 heures d'enseignement magistral (trois (3) heures par semaine) incluant des périodes de questions, de discussion et de résolution de problème pratiques. Exercices dirigés en classe et devoirs pour assimiler la théorie vue en classe, à l'aide de problèmes pratiques rencontrés notamment dans le domaine du génie de la construction. Lecture des notes de cours pour préparer, compléter et assimiler la matière du cours. Évaluation durant le trimestre et examen final permettant aux étudiants de prendre connaissance de leur niveau d'assimilation et de leur progrès. 5. Contenu du cours Contenus traités dans le cours Introduction, concepts fondamentaux, systèmes d'unités. Loi gravitationnelle de Newton. Vecteurs : opérations sur les vecteurs, vecteur dans le plan et dans l'espace, produit scalaire et vectoriel. Système de forces dans le plan et dans l'espace : moment d'une force, couple, systèmes équivalents, représentation d'un système de force par un système équivalent. Équilibre et diagrammes de corps isolés. Objet en équilibre : réactions. Isostaticité. Treillis : méthode des nœuds, méthode des sections. Charpentes et mécanismes Forces réparties : centre de gravité et centroïde; méthode pour les corps et figures composées, application aux sections rencontrées en construction et aux forces réparties (poutres et effets extérieurs). Moment d'inertie : second moment de section, théorème des axes parallèles, rayon de giration et surfaces composées. Heures 6h Session automne 2013 CTN258 STATIQUE ET DYNAMIQUE 2

3 Calcul des poutres : efforts internes, diagrammes d efforts internes. Frottement : théorie et applications. Cinématique : vitesse, accélération, mouvement rectiligne, mouvement relatif. Dynamique du point : deuxième loi de Newton, système de référence, mouvement de centre de masse. Travail et énergie. Total 6h 39h 6. Laboratoires ou travaux pratiques Laboratoire sur les treillis Exercices pratiques en classe Description Heures 4h 32h Total 36h 7. Évaluation La note globale résulte des évaluations trimestrielles et de celles de l'examen final et des travaux pratiques selon les pondérations suivantes : Activité Description % Examens Le premier intra couvre les opérations vectorielles et les forces 40 périodiques (2) dans l'espace, le calcul de moment, l'équilibre d'un corps, l'équivalence des forces, les treillis et les mécanismes Le deuxième intra couvre les câbles, portiques, centroïdes, moments d'inertie et le calcul des poutres Examen Couvre toute la matière 30 final Travaux pratiques Le cours comporte 4 travaux pratiques: un devoir sur la matière du premier intra, un devoir sur la matière du 2e intra et un devoir sur le frottement, la dynamique et le travail/énergie ainsi qu'un laboratoire sur le calcul des treillis. L examen final est d une durée de (3) heures et couvre toute la matière du cours. Retard de remise d un travail 10% de la valeur du travail est enlevé pour chaque jour de retard 8. Documentation obligatoire Les notes de cours seront remises en classe. 9. Ouvrages de référence Picard A., «Mécanique des corps rigides», Loze-Dion Éditeurs, 2006 Bedford, Fowler, Statics Engineering Mechanics. Addison Wesley, Session automne 2013 CTN258 STATIQUE ET DYNAMIQUE 3

4 Bedford, Fowler, Dynamic Engineering Mechanics. Addison Wesley, 1995 Beer and Johnston, Vector Mechanics for Engineers - Statics and Dynamics. McGraw-Hill, 5 th Ed., 1988 Meriam and Kraige, Engineering Mechanics - Vol. II Dynamics. John Wiley & Sons, Inc. 3 rd Ed., 1992 Session automne 2013 CTN258 STATIQUE ET DYNAMIQUE 4

5 CTN258 STATIQUE ET DYNAMIQUE ANNEXE I 1. Caractéristiques du cours Responsable(s) du cours : Alan Carter Coordonnées de l enseignant : Groupe 01: Benoit Renaud (cc-benoit.renaud@etsmtl.ca) Groupe 02: Benoit Renaud (cc-benoit.renaud@etsmtl.ca) Groupe 03: Benoit Renaud (cc-benoit.renaud@etsmtl.ca) Préalables : MAT145 Crédits : 4 2. Descriptif officiel du cours À la suite de ce cours, l étudiant sera en mesure : de calculer les conditions d'équilibre des points matériels et des corps rigides (dans le plan et dans l'espace), et des structures de type treillis; de déterminer les propriétés de sections utilisées dans les applications de résistance des matériaux et de calcul des structures; d analyser les conditions de mouvement d'un point matériel et d'un corps rigide sous l'action d'une ou de plusieurs forces; d expliquer les notions de travail et d énergie et de vibration des structures. Principes fondamentaux de l analyse vectorielle des cas typiques d équilibre rencontrés en structure. Système de forces (forces, moments, couples); équilibre du point matériel et de corps rigides dans le plan et dans l espace; application aux treillis; aux câbles, aux mécanismes et aux poutres; forces réparties (premier et second moments de surface, de volume et de masse, centre de gravité, rayon de giration); frottement. Cinématique du point; dynamique du point (force, masse et accélération); travail et énergie (principe de conservation d énergie, travail et puissance); notions sur la vibration des structures. Séances de travaux pratiques axées sur l application des théories vues en classe à des problèmes survenant notamment dans le domaine du génie de la construction. 3. Répartition des unités d agrément du BCAPG Maths Sciences naturelles Études complémentaires Science du génie Conception en ingénierie Total 0,0 13,0 0,0 51,8 0,0 64,8 4. Qualités (Qx) et compétences (Cy) enseignées et ou évaluées Q1 : Connaissance, à un niveau universitaire, des mathématiques, des Enseigné Evalué sciences naturelles et des notions fondamentales de l ingénierie, ainsi qu une spécialisation en génie propre au programme. Q1 -C3 Appliquer les concepts fondamentaux de l'ingénierie, dont ceux v v Session automne 2013 CTN258 STATIQUE ET DYNAMIQUE 5

6 propres à sa discipline du génie Q2 : Capacité d utiliser les connaissances et les principes appropriés pour identifier, formuler, analyser et résoudre des problèmes d ingénierie complexes et en arriver à des conclusions étayées. Q2 -C1 Identifier et formuler le problème en établissant le contexte, les paramètres et les contraintes des problèmes, incluant les problèmes mal définis Enseigné v Evalué v Q2 -C2 Choisir un modèle ou une méthode pour analyser ou résoudre un v v problème, incluant les notions, les concepts ou les relations physiques pour identifier des pistes de solution Q2 -C3 Appliquer le modèle ou la méthode en vue d analyser ou résoudre v v le problème Q3 : Capacité d étudier des problèmes complexes au moyen de méthodes Enseigné Evalué mettant en jeu la réalisation d expériences, l analyse et l interprétation des données et la synthèse de l information afin de formuler des conclusions valides. Q3 -C1 Planifier le processus d investigation via l expérimentation ou v v d autres méthodes Q3 -C2 Appliquer les méthodologies d investigation éprouvées v v Q5 : Capacité de créer et de sélectionner des techniques, des ressources et Enseigné Evalué des outils d ingénierie modernes et de les appliquer, de les adapter et de les étendre à un éventail d activités simples ou complexes, tout en comprenant les contraintes connexes. Q5 -C2 Appliquer les outils et techniques dans des projets d ingénierie v v 5. Évaluation Absence à un examen Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l étudiant devra justifier son absence d un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice Affaires départementales qui en référera au directeur du département. Pour un examen final, l étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l attribution de la note zéro (0). Plagiat et fraude Les clauses du «Chapitre 10 : Plagiat et fraude» du «Règlement des études de 1 er cycle» s appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Afin de se sensibiliser au respect de la propriété intellectuelle, tous les étudiants doivent consulter la page Citer, pas plagier! Session automne 2013 CTN258 STATIQUE ET DYNAMIQUE 6