7. WYZNACZANIE SIŁ WEWNĘTRZNYCH W BELKACH

Podobne dokumenty
Mechanika teoretyczna

MECHANIKA I WYTRZYMAŁOŚĆ MATERIAŁÓW - OBLICZANIE SIŁ WEWNĘTRZNYCH W BELKACH

Siły wewnętrzne - związki różniczkowe

ĆWICZENIE 2 WYKRESY sił przekrojowych dla belek prostych

Z1/2 ANALIZA BELEK ZADANIE 2

3. RÓWNOWAGA PŁASKIEGO UKŁADU SIŁ

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

9. BADANIE PRZEBIEGU ZMIENNOŚCI FUNKCJI

{H B= 6 kn. Przykład 1. Dana jest belka: Podać wykresy NTM.

Z1/1. ANALIZA BELEK ZADANIE 1

Mechanika teoretyczna

Z1/7. ANALIZA RAM PŁASKICH ZADANIE 3

FUNKCJA LINIOWA - WYKRES

Narysować wykresy momentów i sił tnących w belce jak na rysunku. 3ql

1. ANALIZA BELEK I RAM PŁASKICH

Mechanika i Budowa Maszyn

Przykład 7.3. Belka jednoprzęsłowa z dwoma wspornikami

FUNKCJA LINIOWA - WYKRES. y = ax + b. a i b to współczynniki funkcji, które mają wartości liczbowe

FUNKCJA LINIOWA. A) B) C) D) Wskaż, dla którego funkcja liniowa określona wzorem jest stała. A) B) C) D)

10 zadań związanych z granicą i pochodną funkcji.

M10. Własności funkcji liniowej

Treść ćwiczenia T6: Wyznaczanie sił wewnętrznych w belkach

ĆWICZENIE 7 Wykresy sił przekrojowych w ustrojach złożonych USTROJE ZŁOŻONE. A) o trzech reakcjach podporowych N=3

gruparectan.pl 1. Kratownica 2. Szkic projektu 3. Ustalenie warunku statycznej niewyznaczalności układu Strona:1

Sił Si y y w ewnętrzne (1)(1 Mamy my bry r łę y łę mate t r e iralną obc ob iążon ż ą u kła k de d m e si m ł si ł

Przykład Łuk ze ściągiem, obciążenie styczne. D A

Funkcja jednej zmiennej - przykładowe rozwiązania 1. Badając przebieg zmienności funkcji postępujemy według poniższego schematu:

1 Pochodne wyższych rzędów

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

Funkcje IV. Wymagania egzaminacyjne:

1. Silos Strona:1 Dla danego układu wyznaczyć MTN metodą sił Rys. Schemat układu ...

Podpory sprężyste (podatne), mogą ulegać skróceniu lub wydłużeniu pod wpływem działających sił. Przemieszczenia występujące w tych podporach są

FUNKCJA LINIOWA. Zadanie 1. (1 pkt) Na rysunku przedstawiony jest fragment wykresu pewnej funkcji liniowej y = ax + b.

Dr inż. Janusz Dębiński

Dla danej kratownicy wyznaczyć siły we wszystkich prętach metodą równoważenia węzłów

6. WYZNACZANIE LINII UGIĘCIA W UKŁADACH PRĘTOWYCH

FUNKCJA LINIOWA, RÓWNANIA I UKŁADY RÓWNAŃ LINIOWYCH

Zadanie 3 Oblicz jeżeli wiadomo, że liczby 8 2,, 1, , tworzą ciąg arytmetyczny. Wyznacz różnicę ciągu. Rozwiązanie:

MECHANIKA BUDOWLI LINIE WPŁYWU BELKI CIĄGŁEJ

FUNKCJE. Kurs ZDAJ MATURĘ Z MATEMATYKI MODUŁ 5 Teoria funkcje cz.1. Definicja funkcji i wiadomości podstawowe

FUNKCJA KWADRATOWA. Zad 1 Przedstaw funkcję kwadratową w postaci ogólnej. Postać ogólna funkcji kwadratowej to: y = ax + bx + c;(

Zginanie proste belek

Funkcja kwadratowa. f(x) = ax 2 + bx + c,

ĆWICZENIE 3 Wykresy sił przekrojowych dla ram. Zasady graficzne sporządzania wykresów sił przekrojowych dla ram

Matematyka licea ogólnokształcące, technika

Rozwiązywanie belek prostych i przegubowych wyznaczanie reakcji i wykresów sił przekrojowych 6

Przykłady (twierdzenie A. Castigliano)

ĆWICZENIE 6 Kratownice

Rozwiązania prac domowych - Kurs Pochodnej. x 2 4. (x 2 4) 2. + kπ, gdzie k Z

Tra r n a s n fo f rm r a m c a ja a na n p a rę r ż ę eń e pomi m ę i d ę zy y uk u ł k a ł d a am a i m i obr b ó r cony n m y i m

WKLĘSŁOŚĆ I WYPUKŁOŚĆ KRZYWEJ. PUNKT PRZEGIĘCIA.

Rozwiązywanie ram płaskich wyznaczanie reakcji i wykresów sił przekrojowych 7

Materiały do ćwiczeń z matematyki - przebieg zmienności funkcji

5. METODA PRZEMIESZCZEŃ - PRZYKŁAD LICZBOWY

Liczba godzin Liczba tygodni w tygodniu w semestrze

Rozciąganie i ściskanie prętów naprężenia normalne, przemieszczenia 2

Funkcja kwadratowa. f(x) = ax 2 + bx + c = a

gruparectan.pl 1. Silos 2. Ustalenie stopnia statycznej niewyznaczalności układu SSN Strona:1 Dla danego układu wyznaczyć MTN metodą sił

Funkcja liniowa i prosta podsumowanie

3) Naszkicuj wykres funkcji y=-xdo kwadratu+2x+1 i napisz równanie osi symetrii jej wykresu.

Zadania do samodzielnego rozwiązania zestaw 11

FUNKCJE I RÓWNANIA KWADRATOWE. Lekcja 78. Pojęcie i wykres funkcji kwadratowej str

Ekstrema globalne funkcji

WIADOMOŚCI WSTĘPNE, PRACA SIŁ NA PRZEMIESZCZENIACH

Zajęcia nr. 5: Funkcja liniowa

Uwaga: Linie wpływu w trzech prętach.

gruparectan.pl 1. Metor Strona:1 Dla danego układu wyznaczyć MTN metodą przemieszczeń Rys. Schemat układu Współrzędne węzłów:

Lekcja 2. Pojęcie równania kwadratowego. Str Teoria 1. Równaniem wielomianowym nazywamy równanie postaci: n

BELKI GERBERA WYTRZYMAŁOŚĆ MATERIAŁÓW. n s = R P 3 gdzie: - R liczba reakcji, - P liczba przegubów, - 3 liczba równań równowagi na płaszczyźnie.

POWTÓRKA ROZDZIAŁU III FUNKCJA LINIOWA

Belka Gerbera. Poradnik krok po kroku. mgr inż. Krzysztof Wierzbicki

Pojęcia, wymagania i przykładowe zadania na egzamin poprawkowy dla klas II w roku szkolnym 2016/2017 w Zespole Szkół Ekonomicznych w Zielonej Górze

Rozwiązania zadań. Arkusz Maturalny z matematyki nr 1 POZIOM ROZSZERZONY. Aby istniały dwa różne pierwiastki równania kwadratowego wyróżnik

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

Dr inż. Janusz Dębiński

1. Obciążenie statyczne

Laboratorium wytrzymałości materiałów

1. A 2. A 3. B 4. B 5. C 6. B 7. B 8. D 9. A 10. D 11. C 12. D 13. B 14. D 15. C 16. C 17. C 18. B 19. D 20. C 21. C 22. D 23. D 24. A 25.

ZGINANIE PŁASKIE BELEK PROSTYCH

Wykresy momentów gnących: belki i proste ramy płaskie Praca domowa

PODSTAWY STATYKI BUDOWLI POJĘCIA PODSTAWOWE

Mechanika teoretyczna

5.1. Kratownice płaskie

Oznacza to, że chcemy znaleźć minimum, a właściwie wartość najmniejszą funkcji

WIERZBICKI JĘDRZEJ. 4 (ns)

Egzamin ustny z matematyki semestr II Zakres wymaganych wiadomości i umiejętności

Zadanie 1. Dla ramy przestrzennej przedstawionej na rys. 1 wyznaczyć reakcje i sporządzić wykresy sił wewnętrznych. DANE

2kN/m Zgodnie z wyznaczonym zadaniem przed rozpoczęciem obliczeń dobieram wstępne przekroje prętów.

Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu. Egzamin wstępny z matematyki

. Funkcja ta maleje dla ( ) Zadanie 1 str. 180 b) i c) Zadanie 2 str. 180 a) i b)

Egzamin podstawowy (wersja przykładowa), 2014

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

FUNKCJA KWADRATOWA. 1. Definicje i przydatne wzory. lub trójmianem kwadratowym nazywamy funkcję postaci: f(x) = ax 2 + bx + c

SPORZĄDZANIE LINII WPŁYWU WIELKOŚCI STATYCZNYCH SPOSOBEM KINEMATYCZNYM

Zajęcia nr 1 (1h) Dwumian Newtona. Indukcja. Zajęcia nr 2 i 3 (4h) Trygonometria

Linie wpływu w belce statycznie niewyznaczalnej

Analiza Matematyczna MAEW101 MAP1067

Kurs ZDAJ MATURĘ Z MATEMATYKI MODUŁ 6 Teoria funkcje cz. 2

Zestaw nr 7 Ekstremum funkcji jednej zmiennej. Punkty przegiȩcia wykresu. Asymptoty

Zad. 8(3pkt) Na podstawie definicji wykaż, że funkcja y=

Transkrypt:

7. WYZNCZNIE SIŁ WEWNĘTRZNYCH W ELKCH Zadanie 7.1 Dla belki jak na rysunku 7.1.1 ułożyć równania sił wewnętrznych i sporządzić ich wykresy. Dane: q, a, M =. Rys.7.1.1 Rys.7.1. W zależności od rodzaju podpór zakładamy w nich odpowiednie niewiadome podporowe. Chcąc ułożyć równania sił wewnętrznych musimy wyznaczyć wartości tych niewiadomych podporowych które wystąpią w równaniach sił wewnętrznych. W naszym przypadku wystarczyłoby wyznaczyć reakcję R, ale sprawdzenia wyznaczymy wszystkie niewiadome. Dla płaskiego dowolnego układu sił mamy trzy równania, plus jedno równanie momentów względem przegubu. Rozpoczynamy od równania momentów względem przegubu D po prawej stronie z którego wyliczmy niewiadomą R. R M p id = 0; = F F ix iy = 0; = 0; R R M + R x y = 0 + R a R y = R = + = = 0 5 = 0; = R a

l M id = 0; M R ya + = 0 M = R y a = = 5 1 Ostatecznie: R x = 0; R y =,5; R = ; M = Równania sił wewnętrznych, czyli (w naszym przypadku) momentów gnących i sił tnących, układamy dla poszczególnych przedziałów belki. Jak wiadomo przegub nie stanowi granicy przedziału, więc mamy dwa przedziały. Rozpoczynamy od strony lewej: 1) 0 < x 1 < a M g1 = M = T 1 = 0 przedział drugi a < x < 3a q( x a) M g = M + R ( x a) = q( x a) ( x a) Jest to równanie paraboli, które na granicach przedziału przyjmuje wartości: dla x = a; M g = ; dla x = 3a; M g = = T = -R + q (x -a) = + q( x a) 5 dla x = a; T = -R b = /; dla x = 3a; T = + q a = Przystępujemy teraz do rysowania wykresów sił wewnętrznych. W pierwszym przedziale wartość momentu gnącego jest stała. Wykres jest linią prostą równoległą do osi x.. W drugim przedziale wykresem jest parabola, a druga pochodna jej równania względem zmiennej x

d M g = q < 0, czyli funkcja ta ma maksimum, (przegięcie skierowane w stronę dodatniego zwrotu osi M g w naszym przypadku w dół). Sprawdzamy dla jakiej wartości zmiennej x moment osiąga ekstremum, czyli przyrównujemy pierwszą pochodną równania M g (x) do zera. dm g = qx + = qx = 0 a x = Pamiętać musimy również, że wykres momentów musi zerować się w przegubie. Rys.7.1.3 Wykres sił tnących w pierwszym przedziale jest zerowy, w drugim jest prostą ukośną do osi x przechodzącą przez wyznaczone wyżej punkty na granicy przedziału.

Zadanie 7. Dla belki jak na rysunku 7..a ułożyć równania sił wewnętrznych i sporządzić ich wykresy Dane: a, q, F =, M =. Rys.7. Rozwiązanie Przyjmujemy układ współrzędnych i zaznaczamy niewiadome podporowe (rys.7.b). Układamy równania równowagi 1) F = 0; R = 0 ix ) F = 0; R + R q a F = 0 iy x y 3) Mi = 0; M + R 3a 1,5a F a = 0; z równania (3) po podstawieniu za F i M R ( a + 1,5a ) 0,5 1 =, 3a = z równania () R = + 0,5 = 1,5

Równania sił wewnętrznych, czyli momentów gnących i sił tnących (siły normalne w tym przypadku nie występują), układamy dla poszczególnych przedziałów belki. Mamy tu trzy przedziały. Rozpoczynamy od strony lewej: 0 x 1 a M g1 = R x M g1(x=0) = 0; M g1(x=a) = 1,5, T = R = 1,5, przedział drugi a x a M g = R q(x a) x F(x a) M g(x=a) = 1,5 ; M g(x=a) = 1,5, q(x a) = 1,5x (x a) Uwaga: W punkcie x = a wartość momentu gnącego jest taka sama jak wyznaczona w przedziale sąsiednim, ale tylko w przypadku, gdy w tym punkcie nie jest przyłożony moment skupiony. Można go więc nie wyliczać po raz drugi, chyba, że dla sprawdzenia. W przedziale drugim równanie momentów gnących jest równaniem paraboli która na granicach przedziału przechodzi przez wyżej wymienione punkty. by narysować wykres momentów gnących (rys.7.c) musimy zbadać czy funkcja ta posiada maksimum czy minimum. d Mg W naszym przypadku = q < 0, czyli funkcja ma maksimum. Wykres kierujemy wypukłością w dół, ponieważ oś dodatnia Mg skierowana do dołu. by narysować wykres dokładnie trzeba policzyć maksymalną wartość momentu gnącego w tym przedziale. Wymaga to wyznaczenia wartości x przy której występuje ekstremum. Liczymy pierwszą pochodną równania momentów gnących w tym przedziale;

dmg = 1,5 qx + = 1,5 qx, i przyrównujemy ją do zera 1,5 qx = 0; stąd x = 1,5a dla tej wartości x musimy wyznaczyć wartość momentu gnącego. q Mg (x=1,5a) = 1,5 1,5a - 0,5a - ( 0,5a ) = 1,65 Pierwsza pochodna równania momentów gnących jest jak wiemy równaniem siły tnącej w tym przedziale; T = 1,5 q(x a) = 1,5 qx, T (x=a) = 1,5 = 0,5; T (x=a) = - 0,5 W trzecim przedziale będziemy równania sił wewnętrznych pisali od strony prawej 0 x 3 a Mg 3 = M + R x = + 0,5 x Mg 3(x=0) = ; Mg 3(x=a) = 1,5 T 3 = -R = -0,5 Możemy teraz narysować wykresy sił wewnętrznych (rys.7.c i d). Zadanie 7.3 Dla belki opartej na dwóch podporach i obciążonej jak na rysunku 7.3a wyznaczyć wielkości podporowe, sporządzić wykresy sił wewnętrznych i określić maksymalny moment gnący. Dane: a, l, q, F = 0,5, l = 4a. Rozwiązanie Przyjmujemy układ współrzędnych i zaznaczamy niewiadome podporowe (rys 7.3b). Układamy równania równowagi 1) F = 0; R = 0 ix ) F = 0; R + R q 5a F = 0 iy x y

3) M = 0; q 5a,5a F a R y 4a i = 0; z równania (3) 1 R y = = 4 ( 1,5 0,5) 3, z równania () R = 0,5 + 5 3 =,5 Rys.7.3

Równania sił wewnętrznych, czyli momentów gnących i sił tnących (siły normalne w tym przypadku nie występują), układamy dla poszczególnych przedziałów belki. Mamy tu trzy przedziały. Rozpoczynamy od strony lewej: 0 x 1 a Momenty gnące M g1 = x1 q x = 1 qx Jest to równanie paraboli z wypukłością skierowaną w stronę dodatnich wartości momentów gnących (rys.5.3c) i przechodzącą przez punkty: M g1(x=0) = 0; M g1(x=a) =, Siły tnące T 1 = q x1 T 1(x=0) = 0; T 1(x=a) = -q a przedział drugi a x 3a M g q x = + R q x (x a) = + 3 (x a) M g(x=a) =; M g(x=5a) = 5 + 1 = Wykres momentów jest parabolą, druga pochodna podług x jest ujemna wiec wypukłość skierowana jest w stronę dodatniego zwrotu osi Mg. by narysować dokładnie wykres momentów gnących w tym przedziale należy wyznaczyć miejsca zerowe tej funkcji, oraz współrzędną x dla której występuje ekstremum Mg. Następnie liczmy maksymalny moment gnący w tym przedziale. dmg = qx + 3 = 0 x = 3

Mg max(x=3) = 9 + 6 = 1,5 q x q x + R (x a) = q x 6 x + 6 = 0 + 3 (x a) = 0 x = 1,7a; x = 4,73a siły tnące T = q x + R = q x + 3 T (x=a) = -+R = ; T (x=5a) = - przedział trzeci od strony prawej 0 x 3 a Mg 3 = -F x = -0,5 x Mg 3(x=a) = -0,5 T 3 = F = 0,5 Mając wyznaczone wartości momentów gnących i sił tnących na granicach przedziałów belki możemy narysować odpowiednie wykresy tych sił wewnętrznych, (rys. 7.3c i d). Zadanie 7.4 Dla belki z dwoma przegubami w punktach D i C obciążonej i podpartej jak na rysunku 7.4.a wyznaczyć niewiadome podporowe, napisać równania momentów gnących i sił tnących i sporządzić ich wykresy. Dane: l, q, F = ql, M = ql. Rozwiązanie: Przyjmujemy układ współrzędnych i zaznaczamy niewiadome podporowe w punktach i, rys. 7.4.b. (Pomijamy składowe w kierunku osi poziomej ponieważ są one nieoznaczone i nie wpływają na szukane wielkości). Ponieważ w naszym zadaniu występują dwa przeguby układamy trzy równania momentów względem tych przegubów i jedno równanie rzutów na oś pionową.

1) F = 0; R + R ql F = 0 iy l ql ) M id = 0; M R l + = 0; p 3) M = 0; R l M + M = 0 ic l 4) M = 0; M R l + F l + ql l = 0 ic Rys.7.4 rozwiązujemy ten układ równań ql ql M = R l ; R l R l + ql l + ql l = 0 R =,5ql M = ql R M = 3ql R = M + R = 0,5ql l = ql + ql = ql R =,5ql; R = 0,5ql; M = ql ; M = ql.

Równania sił wewnętrznych: przedział pierwszy (od strony lewej). 0 x 1 l Mg = R x M qx =,5ql x ql qx, jest to równanie paraboli, wyliczamy wartości na granicy przedziału Mg x= 0) = M = ql ; Mg(x= l) ( = 0 wyliczamy wartości x przy której wystąpi ekstremum dmg = 0;,5ql qx = 0 x =,5l, co jest poza naszym przedziałem d Mg druga pochodna podług x jest ujemna; = q, a więc parabola posiada maksimum. Możemy teraz narysować wykres momentów gnących w pierwszym przedziale. Siła tnąca w pierwszym przedziale: T= R qx =,5ql qx wykresem jest prosta, wyliczamy wartości na granicy przedziału T (x=0) = R =,5ql; T (x=l) = 1,5ql Rysujemy wykres w pierwszym przedziale. Przedział drugi (od strony lewej). l x l Mg = R x M qx F(x l) =,5ql x ql qx ql(x l), wyliczamy wartości na granicy przedziału Mg x= l) = 0; Mg(x= l) ( = 0

wyliczamy wartości x przy której wystąpi ekstremum dmg = 0;,5ql qx ql = 0 x = 1,5l, ekstremum wystąpi więc w połowie tego przedziału Wyznaczamy wartość momentu gnącego w tym punkcie Mg = ( x= 1,5l) = 3,75ql ql 1,15ql 0,5ql 0,15 ql Rysujemy wykres Siła tnąca w drugim przedziale T = R x q x ql wyliczamy wartości na granicy przedziału T (x=l) = R = 0,5ql; T (x=l) = -0,5ql rysujemy prostą która musi przecinać oś x przy x = 1,5l, gdyż tam występuje maksimum funkcji momentów gnących przedział trzeci (od strony prawej) 0 x 3 l Mg = R x M = 0,5ql x ql Mg (x=0) = -M = -ql ; Mg (x=l) = -1,5ql,, Siła tnąca T = -R = -0,5ql ma wartość stałą przedział czwarty (od strony prawej) l x 4 l Mg = R x M + M = 0,5ql x ql + ql = 0,5ql x ql Mg (x=l) = -0,5ql Mg (x=l) = 0 Równanie siły tnącej pozostaje takie samo jak w trzecim przedziale (nie pojawiła się żadna nowa siła poprzeczna). Możemy teraz wykonać wykresy sił wewnętrznych, rys. 7.4.c.,