Zasada prac przygotowanych

Podobne dokumenty
INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 21

BADANIE STANÓW RÓWNOWAGI UKŁADU MECHANICZNEGO

Mechanika Analityczna

DRGANIA SWOBODNE UKŁADU O DWÓCH STOPNIACH SWOBODY. Rys Model układu

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu Mechanika i Budowa Maszyn Studia drugiego stopnia

Wyznaczenie współczynnika restytucji

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 5

Ćw. nr 31. Wahadło fizyczne o regulowanej płaszczyźnie drgań - w.2

WYZNACZANIE SIŁ WEWNĘTRZNYCH W BELCE

Ć W I C Z E N I E N R M-2

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

R o z w i ą z a n i e Przy zastosowaniu sposobu analitycznego należy wyznaczyć składowe wypadkowej P x i P y

Laboratorium Mechaniki Technicznej

LABORATORIUM ELEKTROAKUSTYKI. ĆWICZENIE NR 1 Drgania układów mechanicznych

Drgania układu o wielu stopniach swobody

Mechanika Analityczna

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu INŻYNIERIA MATERIAŁOWA Studia pierwszego stopnia

O 2 O 1. Temat: Wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego

MECHANIKA II. Dynamika ruchu obrotowego bryły sztywnej

mechanika analityczna 1 nierelatywistyczna L.D.Landau, E.M.Lifszyc Krótki kurs fizyki teoretycznej

Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego (Katera)

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Ć w i c z e n i e K 4

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Karta (sylabus) przedmiotu Kierunek studiów Mechatronika Studia pierwszego stopnia. Mechanika Techniczna Rodzaj przedmiotu: Podstawowy Kod przedmiotu:

Rozwiązania zadań egzaminacyjnych (egzamin poprawkowy) z Mechaniki i Szczególnej Teorii Względności

IV.3 Ruch swobodny i nieswobodny. Więzy. Reakcje więzów

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 1: Wahadło fizyczne. opis ruchu drgającego a w szczególności drgań wahadła fizycznego

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Kaliszu

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 2

Wyznaczanie współczynnika sprężystości sprężyn i ich układów

WIADOMOŚCI WSTĘPNE, PRACA SIŁ NA PRZEMIESZCZENIACH

Metody Lagrange a i Hamiltona w Mechanice

Olga Kopacz, Adam Łodygowski, Krzysztof Tymber, Michał Płotkowiak, Wojciech Pawłowski Poznań 2002/2003 MECHANIKA BUDOWLI 1

3. RÓWNOWAGA PŁASKIEGO UKŁADU SIŁ

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Kaliszu

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH. Doświadczalne sprawdzenie zasady superpozycji

Treści programowe przedmiotu

Drgania wymuszone - wahadło Pohla

MECHANIKA PRĘTÓW CIENKOŚCIENNYCH

KARTA PRZEDMIOTU 26/406. Wydział Mechaniczny PWR

Katedra Mechaniki Konstrukcji ĆWICZENIE PROJEKTOWE NR 1 Z MECHANIKI BUDOWLI

Liczby zespolone. Magdalena Nowak. 23 marca Uniwersytet Śląski

Przykład 1 Dany jest płaski układ czterech sił leżących w płaszczyźnie Oxy. Obliczyć wektor główny i moment główny tego układu sił.

XIXOLIMPIADA FIZYCZNA (1969/1970). Stopień W, zadanie doświadczalne D.. Znaleźć doświadczalną zależność T od P. Rys. 1

Rys. 1Stanowisko pomiarowe

KATEDRA AUTOMATYKI, BIOMECHANIKI I MECHATRONIKI. Laboratorium. Mechaniki Technicznej

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 4

MECHANIKA 2 Wykład Nr 9 Dynamika układu punktów materialnych

Równa Równ n a i n e i ru r ch u u ch u po tor t ze (równanie drogi) Prędkoś ędkoś w ru r ch u u ch pros pr t os ol t i ol n i io i wym

WAHADŁO SPRĘŻYNOWE. POMIAR POLA ELIPSY ENERGII.

MECHANIKA 2. Drgania punktu materialnego. Wykład Nr 8. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Ćwiczenie M-2 Pomiar przyśpieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego Cel ćwiczenia: II. Przyrządy: III. Literatura: IV. Wstęp. l Rys.

Mechanika teoretyczna

MECHANIKA II. Dynamika układu punktów materialnych

Mechanika analityczna - opis przedmiotu

Ć W I C Z E N I E N R E-15

Wyznaczanie prędkości lotu pocisku na podstawie badania ruchu wahadła balistycznego

Drgania. O. Harmoniczny

KARTA MODUŁU KSZTAŁCENIA

Fizyka 1- Mechanika. Wykład 4 26.X Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

Jan Awrejcewicz- Mechanika Techniczna i Teoretyczna. Statyka. Kinematyka

ĆWICZENIE 3 REZONANS AKUSTYCZNY

Mechanika ogólna Wydział Budownictwa Politechniki Wrocławskiej Strona 1. MECHANIKA OGÓLNA - lista zadań 2016/17

TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM

WYZNACZANIE MOMENTU BEZWŁADNOŚCI CIAŁ METODĄ WAHADŁA FIZYCZNEGO GRAWITACYJNEGO I SPRAWDZANIE TWIERDZENIA STEINERA ĆWICZENIE

Drgania poprzeczne belki numeryczna analiza modalna za pomocą Metody Elementów Skończonych dr inż. Piotr Lichota mgr inż.

Generator. R a. 2. Wyznaczenie reaktancji pojemnościowej kondensatora C. 2.1 Schemat układu pomiarowego. Rys Schemat ideowy układu pomiarowego

Mechanika ogólna / Tadeusz Niezgodziński. - Wyd. 1, dodr. 5. Warszawa, Spis treści

Ćw. nr 1. Wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła prostego

KARTA PRZEDMIOTU 1/5. Wydział Mechaniczny PWR

Zadanie 3. Belki statycznie wyznaczalne. Dla belek statycznie wyznaczalnych przedstawionych. na rysunkach rys.a, rys.b, wyznaczyć:

LABORATORIUM Z FIZYKI

Wyboczenie ściskanego pręta

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

BADANIE ELEKTRYCZNEGO OBWODU REZONANSOWEGO RLC

Laboratorium Dynamiki Maszyn

KARTA PRZEDMIOTU. 10. WYMAGANIA WSTĘPNE: Podstawowa wiedza i umiejętności z zakresu matematyki oraz fizyki. Znajomość jednostek układu SI

Mechanika analityczna. Małe drgania układów zachowawczych

POLITECHNIKA POZNAŃSKA INSTYTUT KONSTRUKCJI BUDOWLANYCH Zakład Mechaniki Budowli LINIE WPŁYWOWE SIŁ W UKŁADACH STATYCZNIE WYZNACZALNYCH

MASZYNY PROSTE - WIELOKRĄŻKI

Wykaz oznaczeń Przedmowa... 9

Wyznaczanie współczynnika tarcia tocznego za pomocą wahadła nachylnego

Zasady i kryteria zaliczenia: Zaliczenie pisemne w formie pytań opisowych, testowych i rachunkowych.

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Wyznaczenie reakcji belki statycznie niewyznaczalnej

Wyznaczanie modułu Younga metodą strzałki ugięcia

ĆWICZENIA LABORATORYJNE Z MECHANIKI

WIBROIZOLACJA określanie właściwości wibroizolacyjnych materiałów

wszystkie elementy modelu płaskiego są w jednej płaszczyźnie, zwanej płaszczyzną modelu

Badanie ciał na równi pochyłej wyznaczanie współczynnika tarcia statycznego

Mechanika ogólna Kierunek: budownictwo, sem. II studia zaoczne, I stopnia inżynierskie

2.Rezonans w obwodach elektrycznych

i = [ 0] j = [ 1] k = [ 0]

Politechnika Białostocka

Mechanika. Wykład nr 2 Wypadkowa dowolnego układu sił. Równowaga. Rodzaje sił i obciążeń. Wyznaczanie reakcji.

Opis ćwiczenia. Cel ćwiczenia Poznanie budowy i zrozumienie istoty pomiaru przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego Henry ego Katera.

. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest porównanie na drodze obserwacji wizualnej przepływu laminarnego i turbulentnego, oraz wyznaczenie krytycznej licz

Transkrypt:

1 Ćwiczenie 20 Zasada prac przygotowanych 20.1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z praktycznym zastosowaniem zasady prac przygotowanych przy rozpatrywaniu równowagi układu o dwóch stopniach swobody 20.2. Podstawy teoretyczne Jeśli układ n punktów materialnych poddany jest działaniu więzów holonomicznych i doskonałych, to warunkiem koniecznym i dostatecznym równowagi układu jest aby praca sił zewnętrznych F 1, F i, F n na przesunięciach przygotowanych δr 1, δr i, δr n była równa zeru. δl = F i δr i = 0 (1) δl = (F ix δ ix + F iy δ iy + F iz δ iz ) = 0 gdzie δ ix, δ iy, δ iz - wariacje odpowiadające współrzędnym prostokątnym Zasada prac przygotowanych jest zasadą wariacyjną gdyż bierze się w niej niejedna konfiguracja układu, lecz zbiór różnych konfiguracji otrzymanych w wyniku wykonania przesunięć przygotowanych dopuszczalnych przez więzy. Zaletą zasady prac przygotowanych jest to, że wszystkie warunki równowagi można wyrazić za pomocą jednego równania. W sform7uowaniu zasady prac przygotowanych nie występują reakcje więzów a więc przy badaniu równowagi układu w oparciu o tę zasadę nie ma potrzeby wyznaczania reakcji.

2 Przedstawmy wzór (1) wyrażający zasadę prac przygotowanych we współrzędnych uogólnionych q 1, q 2, q j, q s współrzędne uogólnione określające układ o s stopniach swobody niech r i = r i(q 1 q j q s ) to δr i = j=s r i j=1 q j δq j δq 1 δq j δq s - niezależne wariacje współrzędnych uogólnionych F i j=s r i q j j 1 wprowadzamy oznaczenia j=s δq j = δq j j 1 F i r i q j = 0 Q j = F i r i q j j = 1, s wielkości Q j (j=1, s), nazywamy siłami uogólnionymi otrzymujemy więc δl = Q j δq j = 0 (2) Wzór (2) wyraża zasadę prac przygotowanych we współrzędnych uogólnionych. Skoro wariacje δq 1 δq j δq s są niezależne to ze wzoru ( ) wynika, że Q j = 0, (j = 1, s). Wobec tego warunkiem koniecznym i wystarczającym równowagi układu materialnego o więzach holonomicznych skleronomicznych i idealnych jest, aby siły uogólnione Q j odpowiadające niezależnym współrzędnym uogólnionym q j były równe zeru. Stąd wynika, że możemy otrzymać tyle warunków równowagi ile stopni swobody posiada rozważany układ.

3 20.3. Opis stanowiska Na rys. przedstawiono wahadło podwójne składające się z dwóch jednorodnych, połączonych ze sobą przegubowo prętów o długościach równych odpowiednio l 1 i l 2 i masach m 1 i m 2. x y c 1 1 l 1 c 1 y c 2 m1g A 1 2 c 2 l 2 m 2 g A 2 F x A2 y Do końca A 2 dolnego pręta wahadła przyłożona jest poziomo siła F. Wyznaczymy siły uogólnione Q 1 i Q 2 odpowiadające współrzędnym uogólnionym q 1 = φ 1 i q 2 = φ 2 tj. kątami między osiami prętów wahadła i pionem. W położeniu równowagi δl =0, w rozpatrywanym przypadku otrzymujemy

4 δl = Q 1 δφ 1 + Q 2 δφ 2 siły uogólnione liczymy z zależności: Q 1 = F x A2 Q 2 = F x A2 + m 1 g y c1 + m 2 g y c2 + m 1 g y c1 + m 2 g y c2 (3a) (3b) z rysunku y c1 = l 1 2 cos φ 1 ; y c2 = l 1 cos φ 1 + l 2 2 cos φ 2 ; x A2 = l 1 sin φ 1 + l 2 sin φ 2 stąd x A2 = l 1 cosφ 1 ; x A2 = l 2 cosφ 2 ; y c1 = l 1 2 sin φ 1; y c1 = 0 y c2 = l 1 sin φ 1 ; po podstawieniu do wzoru 3a i 3b, otrzymujemy: y c2 = l 2 2 sin φ 2; Q 1 = [Fcosφ 1 ( 1 2 m 1 + m 2 ) gsinφ 1 ] l 1 Q 2 = (Fcosφ 2 1 2 m 2gsinφ 2 ) l 2 warunek równowagi układu j=s L = Q j δq j = 0 j=1 jest to możliwe gdy spełnione są równania Q 1 = 0 ; Q 2 = 0 ponieważ δφ 1 i δφ 2 0 stąd tgφ 1 = F ; tgφ ( 1 2 m 1 = 2F 1+m 2 )g m 2 g (4)

5 20.4. Przebieg ćwiczenia 1. Dokonać pomiarów prętów 2. Wyznaczyć ciężar prętów 3. Trzykrotnie pomierzyć kąty przy założeniu ciężarka Q I 4. Trzykrotnie pomierzyć kąty przy założeniu ciężarka Q II 5. Obliczyć wartości kątów z zależności (4) dla F=Q I i F=Q II 6. Wyniki doświadczalne pomiarów kątów porównać z wartościami wyznaczonymi teoretycznie 7. Wyniki pomiarów i obliczeń zamieścić w tabeli 1 i 2. Tabela 1 pręt 1 l 1 = [mm] a 1 = [mm] b 1 = [mm] V 1 = ρ 1 = G 1 = [N] pręt 2 L 2 = [mm] a 2 = [mm] b 2 = [mm] V 2 = ρ 2 = G 2 = [N] Tabela 2 F 1 pręt m 1 pręt m 2 φ 1,1 = φ 1,1 = φ 1,1 = φ śr = φ 2,1 = φ 2,1 = φ 2,1 = φ śr = F 2 φ 1,2 = φ 1,2 = φ 1,2 = φ śr = φ 2,2 = φ 2,2 = φ 2,2 = φ śr = 20.5. Wykonanie sprawozdania Sprawozdanie winno zawierać: 1. Cel ćwiczenia 2. Schemat stanowiska 3. Wypełnione tabele pomiarów 4. Obliczenia wyznaczonych wartości 5. Analiza wyników i wnioski

6 20.6. Bibliografia 1. Leyko J. Mechanika ogólna t.ii. Wydawnictwo Naukowe PWN W-wa 1978 2. Jarzębowska E., Jarzębowski W. Mechanika ogólna. Wydawnictwo Naukowe PWN W-wa 2000 3. Gutowski R. Mechanika analityczna PWN W-wa 1971 4. Szabelski K., Warmiński J. Laboratorium dynamiki i drgań układów mechanicznych. Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej, 2006