MECHANIKA OGÓLNA (II)

Podobne dokumenty
Ruch płaski. Bryła w ruchu płaskim. (płaszczyzna kierująca) Punkty bryły o jednakowych prędkościach i przyspieszeniach. Prof.

MECHANIKA OGÓLNA (II)

MECHANIKA 2. Wykład Nr 3 KINEMATYKA. Temat RUCH PŁASKI BRYŁY MATERIALNEJ. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

MECHANIKA 2 KINEMATYKA. Wykład Nr 5 RUCH KULISTY I RUCH OGÓLNY BRYŁY. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

Mechanika ogólna. Kinematyka. Równania ruchu punktu materialnego. Podstawowe pojęcia. Równanie ruchu po torze (równanie drogi)

MECHANIKA 2 RUCH POSTĘPOWY I OBROTOWY CIAŁA SZTYWNEGO. Wykład Nr 2. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

MECHANIKA 2. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

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

KINEMATYKA I DYNAMIKA CIAŁA STAŁEGO. dr inż. Janusz Zachwieja wykład opracowany na podstawie literatury

MECHANIKA II. Dynamika ruchu obrotowego bryły sztywnej

Podstawy fizyki sezon 1 V. Ruch obrotowy 1 (!)

RUCH OBROTOWY- MECHANIKA BRYŁY SZTYWNEJ

RUCH OBROTOWY- MECHANIKA BRYŁY SZTYWNEJ

Politechnika Warszawska Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych Instytut Podstaw Budowy Maszyn Zakład Mechaniki

Podstawy fizyki wykład 4

Fizyka 1(mechanika) AF14. Wykład 5

3. KINEMATYKA Kinematyka jest częścią mechaniki, która zajmuje się opisem ruchu ciał bez wnikania w jego przyczyny. Oznacza to, że nie interesuje nas

RÓWNANIE DYNAMICZNE RUCHU KULISTEGO CIAŁA SZTYWNEGO W UKŁADZIE PARASOLA

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

VII.1 Pojęcia podstawowe.

Wstęp. Ruch po okręgu w kartezjańskim układzie współrzędnych

Mechanika teoretyczna

Mechanika Teoretyczna Kinematyka

Politechnika Warszawska Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych Instytut Podstaw Budowy Maszyn Zakład Mechaniki

Opis ruchu obrotowego

R o z d z i a ł 4 MECHANIKA CIAŁA SZTYWNEGO

1. K 5 Ruch postępowy i obrotowy ciała sztywnego

PF11- Dynamika bryły sztywnej.

Arkusz 6. Elementy geometrii analitycznej w przestrzeni

WYBRANE DZIAŁY ANALIZY MATEMATYCZNEJ. Wykład II

PODSTAWY RACHUNKU WEKTOROWEGO

Geometria. Rozwiązania niektórych zadań z listy 2

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

12 RUCH OBROTOWY BRYŁY SZTYWNEJ I. a=εr. 2 t. Włodzimierz Wolczyński. Przyspieszenie kątowe. ε przyspieszenie kątowe [ ω prędkość kątowa

Podstawy fizyki wykład 4

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

4.1. Modelowanie matematyczne

ZASADY DYNAMIKI. Przedmiotem dynamiki jest badanie przyczyn i sposobów zmiany ruchu ciał.

Mechanika. Wykład 2. Paweł Staszel

R o z d z i a ł 2 KINEMATYKA PUNKTU MATERIALNEGO

Więzy i ich klasyfikacja Wykład 2

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

Ciało sztywne i moment bezwładności Ciekawe przykłady ruchu obrotowego Dynamika ruchu obrotowego Kinematyka ruchu obrotowego Obliczanie momentu

Ruch obrotowy bryły sztywnej. Bryła sztywna - ciało, w którym odległości między poszczególnymi punktami ciała są stałe

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

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

MECHANIKA 2 Wykład 7 Dynamiczne równania ruchu

Fizyka 11. Janusz Andrzejewski

Pole magnetyczne magnesu w kształcie kuli

Bryła sztywna. Fizyka I (B+C) Wykład XXIII: Przypomnienie: statyka

Krzywe stożkowe Lekcja II: Okrąg i jego opis w różnych układach współrzędnych

Kinematyka: opis ruchu

Równania dla potencjałów zależnych od czasu

Fizyka 1 (mechanika) AF14. Wykład 9

10 K A T E D R A FIZYKI STOSOWANEJ

MiBM sem. III Zakres materiału wykładu z fizyki

Drgania układu o wielu stopniach swobody

będzie momentem Twierdzenie Steinera

Wektor położenia. Zajęcia uzupełniające. Mgr Kamila Rudź, Podstawy Fizyki.

MECHANIKA II. Dynamika układu punktów materialnych

Ekoenergetyka Matematyka 1. Wykład 6.

Zasady oceniania karta pracy

PAiTM - zima 2014/2015

Redukcja płaskiego układu wektorów, redukcja w punkcie i redukcja do najprostszej postaci

Jakobiany. Kinematykę we współrzędnych możemy potraktować jako operator przekształcający funkcje czasu

Etap 1. Rysunek: Układy odniesienia

Kinematyka: opis ruchu

PODSTAWY FIZYKI - WYKŁAD 1 WSTEP KINEMATYKA - OPIS RUCHU DYNAMIKA - OPIS ODDZIAŁYWAŃ. Piotr Nieżurawski.

KATEDRA AUTOMATYKI, BIOMECHANIKI I MECHATRONIKI. Laboratorium Mechaniki technicznej

BADANIE ELEKTRYCZNEGO OBWODU REZONANSOWEGO RLC

D l. D p. Rodzaje baz jezdnych robotów mobilnych

Siły oporu prędkość graniczna w spadku swobodnym

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW. Ćwiczenie N 2 RÓWNOWAGA WZGLĘDNA W NACZYNIU WIRUJĄCYM WOKÓŁ OSI PIONOWEJ

Bryła sztywna. Fizyka I (B+C) Wykład XXI: Statyka Prawa ruchu Moment bezwładności Energia ruchu obrotowego

Podstawy robotyki. Wykład II. Robert Muszyński Janusz Jakubiak Instytut Informatyki, Automatyki i Robotyki Politechnika Wrocławska

3. PŁASKI STAN NAPRĘŻENIA I ODKSZTAŁCENIA

Funkcje wielu zmiennych

Wyznaczanie momentów bezwładności brył sztywnych metodą zawieszenia trójnitkowego

Układy fizyczne z więzami Wykład 2

Bryła sztywna. Wstęp do Fizyki I (B+C) Wykład XIX: Prawa ruchu Moment bezwładności Energia ruchu obrotowego

M2. WYZNACZANIE MOMENTU BEZWŁADNOŚCI WAHADŁA OBERBECKA

Podstawowe informacje o module

DRGANIA SWOBODNE UKŁADU O DWÓCH STOPNIACH SWOBODY. Rys Model układu

Wykład 2 - zagadnienie dwóch ciał (od praw Keplera do prawa powszechnego ciążenia i z powrotem..)

MECHANIKA 2. Praca, moc, energia. Wykład Nr 11. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

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

WYZNACZANIE MOMENTU BEZWŁADNOŚCI BRYŁY METODĄ DRGAŃ SKRĘTNYCH

Wydział Inżynierii Środowiska; kierunek Inż. Środowiska. Lista 2. do kursu Fizyka. Rok. ak. 2012/13 sem. letni

Podstawy robotyki wykład V. Jakobian manipulatora. Osobliwości

KRATOWNICE 1. Definicja: konstrukcja prętowa, składająca się z prętów prostych połączonych ze sobą przegubami. pas górny.

Wykład 16. P 2 (x 2, y 2 ) P 1 (x 1, y 1 ) OX. Odległość tych punktów wyraża się wzorem: P 1 P 2 = (x 1 x 2 ) 2 + (y 1 y 2 ) 2

Podstawy fizyki sezon 1 VII. Ruch drgający

MECHANIKA PRĘTÓW CIENKOŚCIENNYCH

KATEDRA AUTOMATYKI, BIOMECHANIKI I MECHATRONIKI. Laboratorium Mechaniki technicznej

Wykład 2. Kinematyka. Podstawowe wielkości opisujące ruch. W tekście tym przedstawię podstawowe pojecia niezbędne do opiosu ruchu:

Zakres na egzaminy poprawkowe w r. szk. 2013/14 /nauczyciel M.Tatar/

POMIAR PRĘDKOŚCI DŹWIĘKU METODĄ REZONANSU I METODĄ SKŁADANIA DRGAŃ WZAJEMNIE PROSTOPADŁYCH

REZONANSY : IDENTYFIKACJA WŁAŚCIWOŚCI PRZEZ ANALIZĘ FAL PARCJALNYCH, WYKRESY ARGANDA

f = 2 śr MODULACJE

Wyznaczanie momentu magnetycznego obwodu w polu magnetycznym

Transkrypt:

MECHNIK GÓLN (II) Semestr: II (Mechanika I), III (Mechanika II), rok akad. 2013/2014 Liczba godzin: sem. II *) - wykład 30 godz., ćwiczenia 30 godz. sem. III *) - wykład 30 godz., ćwiczenia 30 godz., ale dla kier. ZiP wykład 15 godz., ćwiczenia 15 godz. *) egzamin Wykładający: prof. dr hab. inż. Edmund Wittbrodt Katedra Mechaniki i Mechatroniki p. 103 (sekretariat p. 104) WM Ćwiczenia tablicowe: dr hab. inż. Krzysztof Lipiński, mgr inż. Grzegorz anaszek, mgr inż. Piotr Patrosz, mgr inż. Paweł Wawrzyniak, mgr inż. Paweł Załuski

Ruch płaski Ruchem płaskim nazywamy ruch, podczas którego wszystkie punkty ciała poruszają się w płaszczyznach równoległych do pewnej nieruchomej płaszczyzny, zwanej płaszczyzną kierującą. Punkty bryły o jednakowych prędkościach i przyspieszeniach π π 0 (płaszczyzna kierująca) ryła w ruchu płaskim Punkty ciała leżące na prostej prostopadłej do płaszczyzny kierującej poruszają się po takich samych torach, mają jednakowe prędkości i przyspieszenia. Zatem dla badania ruchu płaskiego wystarczy wziąć pod uwagę dowolny przekrój ciała płaszczyzną równoległą do kierującej.

Ruch płaski jest superpozycją (złożeniem) ruchów: postępowego dowolnie wybranego punktu ciała (bieguna) i obrotowego wokół tego wybranego punktu. Ruch płaski można też traktować jako ruch obrotowy, wokół pewnego punktu, tzw. środka obrotu. Środek obrotu zmienia swoje położenie podczas ruchu. a) φ b) Ruch płaski jako: a) superpozycja ruchu postępowego i obrotowego, b) ruch obrotowy wokół chwilowego środka obrotu C

Położenie bryły by określić położenie ciała na płaszczyźnie należy podać trzy współrzędne (bryła ma trzy stopnie swobody). Na ogół są to: y Położenie bryły w ruchu płaskim 0 r r φ ψ dwie współrzędne bieguna 0(x, y): x = x (t), r x y x y = y (t), (3.34a) kąt, o jaki obróciło się ciało ϕ = ϕ(t). (3.34b) Położenie dowolnego punktu bryły, względem nieruchomego układu osi x, y, określamy za pomocą wektora r. Ponieważ położenie punktu, względem bieguna, opisuje wektor, gdzie = r = r cosψ i + r sinψ j, więc wektor r przyjmuje postać r = r + r = ( x + r cos ψ ) i + ( y + r sin ψ ) j. (3.35)

Prędkość bryły Prędkość ciała w ruchu płaskim jest określona, jeżeli znamy prędkość bieguna oraz prędkość kątową bryły ω. Prędkość bieguna obliczamy różniczkując współrzędne bieguna z równania (3.34a) względem czasu = x i + y j, (3.36a) gdzie: = x &, = y &, x y natomiast prędkość kątową obliczamy różniczkując kąt obrotu ciała z równania (3.34b) względem czasu ω = ϕk & (3.36b)

Prędkość liniową punktu bryły obliczamy przez zróżniczkowanie względem czasu równania (3.35) = r& = r& + r& = +. (3.37) Prędkość jest prędkością bieguna i dana jest równaniem (3.36a), natomiast względem bieguna, obliczamy jak dla ruchu obrotowego z zależności, która jest prędkością punktu rω cosψ j i j k = r& = ω r = 0 0 ω, (3.38) r cosψ r sinψ 0 y y& j zatem = xi + y j, (3.39) y y& j r ψ ω x& i x rω sinψ i x& i gdzie: = x& rω sinψ, = y& + rω cosψ. x y x Wektor prędkości punktu bryły w ruchu płaskim

Wartość wektora prędkości punktu obliczamy (rys. 3.28) 2 2 2 2 = x + y = ( ω sin ψ ) + ( + ω cos ψ ) 2 2 2 2 x& r y& r = ( x& ) + ( y& ) + r ω 2 rω( x& sinψ y& cos ψ ). Często wygodniej jest obliczać prędkość punktu, korzystając ze współrzędnych naturalnych do opisu prędkości względnej. We wzorze (3.37), jak poprzednio, 0 jest prędkością bieguna, a jest prędkością względną punktu względem bieguna. Zatem = +, (3.40) gdzie: = r &, = r& = ω r, przy czym: = ωr = & ϕr, zaś kierunek wektora jest prostopadły do wektora ω i do wektora r (zgodny z kierunkiem osi t) co można też zapisać = & ϕret. statecznie zależność na prędkość punktu bryły przyjmuje postać = + & ϕret. (3.41) t r & ϕe t n ω = & ϕ r kreślenie prędkości punktu bryły w ruchu płaskim przy danej prędkości punktu

Twierdzenie 1 W ruchu płaskim istnieje punkt, którego prędkość jest równa zero. Jest to chwilowy środek prędkości. Przyjmując za biegun chwilowy środek prędkości ( C ) prędkość dowolnego punktu możemy obliczyć z zależności ωρ = et. t ρ ω = & ϕ C 0 n Prędkość punktu bryły w ruchu płaskim przy wykorzystaniu chwilowego środka prędkości

Twierdzenie 2 Rzuty wektorów prędkości dwóch dowolnych punktów bryły na prostą łączącą te punkty są sobie równe. cosα = cos β. α cos β β cosα Rzuty wektorów prędkości punktów i bryły na prostą łączącą te punkty Twierdzenie to jest słuszne dla dowolnego ruchu bryły. Gdyby rzuty wektorów prędkości punktów nie były sobie równe, to odległość pomiędzy tymi punktami musiałaby się zmieniać, co jest z założenia niemożliwe dla bryły sztywnej. Twierdzenie 3 Wektor prędkości punktu bryły jest prostopadły do promienia łączącego chwilowy środek prędkości z tym punktem.

Twierdzenie 4 Końce wektorów prędkości dowolnych punktów bryły w ruchu płaskim są widziane pod tym samym kątem ϕ z chwilowego środka prędkości, przy czym ϕ = arctgω. Prędkości punktów bryły widziane z chwilowego środka prędkości C ρ ϕ ϕ ρ ω C