CURS MECANICA CONSTRUCŢIILOR

Σχετικά έγγραφα
Planul determinat de normală şi un punct Ecuaţia generală Plane paralele Unghi diedru Planul determinat de 3 puncte necoliniare

Ecuaţia generală Probleme de tangenţă Sfera prin 4 puncte necoplanare. Elipsoidul Hiperboloizi Paraboloizi Conul Cilindrul. 1 Sfera.

2.1 Sfera. (EGS) ecuaţie care poartă denumirea de ecuaţia generală asferei. (EGS) reprezintă osferă cu centrul în punctul. 2 + p 2

Definiţia generală Cazul 1. Elipsa şi hiperbola Cercul Cazul 2. Parabola Reprezentari parametrice ale conicelor Tangente la conice

Algebra si Geometrie Seminar 9

Conice. Lect. dr. Constantin-Cosmin Todea. U.T. Cluj-Napoca

CURS 9 MECANICA CONSTRUCŢIILOR

Profesor Blaga Mirela-Gabriela DREAPTA

15. Se dă bara O 1 AB, îndoită în unghi drept care se roteşte faţă de O 1 cu viteza unghiulară ω=const, axa se rotaţie fiind perpendiculară pe planul

5. FUNCŢII IMPLICITE. EXTREME CONDIŢIONATE.

(a) se numeşte derivata parţială a funcţiei f în raport cu variabila x i în punctul a.

Curs 14 Funcţii implicite. Facultatea de Hidrotehnică Universitatea Tehnică "Gh. Asachi"

Curs 10 Funcţii reale de mai multe variabile reale. Limite şi continuitate.

Metode iterative pentru probleme neliniare - contractii

a n (ζ z 0 ) n. n=1 se numeste partea principala iar seria a n (z z 0 ) n se numeste partea

Sisteme diferenţiale liniare de ordinul 1

3. Momentul forţei în raport cu un punct...1 Cuprins...1 Introducere Aspecte teoretice Aplicaţii rezolvate...4

x 1 = x x 2 + t, x 2 = 2 x 1 + x 1 + e t, x 1 (0) = 1, x 2 (0) = 1; (c) Să se studieze stabilitatea soluţiei nule pentru sistemul

Capitolul 9. Geometrie analitică. 9.1 Repere

Integrala nedefinită (primitive)

Analiza în curent continuu a schemelor electronice Eugenie Posdărăscu - DCE SEM 1 electronica.geniu.ro

2.3 Geometria analitică liniarăînspaţiu

Conice - Câteva proprietǎţi elementare

Vectori liberi Produs scalar Produs vectorial Produsul mixt. 1 Vectori liberi. 2 Produs scalar. 3 Produs vectorial. 4 Produsul mixt.

CUPRINS 5. Reducerea sistemelor de forţe (continuare)... 1 Cuprins..1

Curs 4 Serii de numere reale

DISTANŢA DINTRE DOUĂ DREPTE NECOPLANARE

CUPRINS 3. Sisteme de forţe (continuare)... 1 Cuprins..1

Lectia VII Dreapta si planul

V.7. Condiţii necesare de optimalitate cazul funcţiilor diferenţiabile

OANA CONSTANTINESCU. ( a carei ecuatie matriceala este data in raport cu un reper cartezian R = {O; ē 1,, ē n }.

Seminariile Capitolul X. Integrale Curbilinii: Serii Laurent şi Teorema Reziduurilor

5.5. REZOLVAREA CIRCUITELOR CU TRANZISTOARE BIPOLARE

Aplicaţii ale principiului I al termodinamicii la gazul ideal

3. REPREZENTAREA PLANULUI

III. Serii absolut convergente. Serii semiconvergente. ii) semiconvergentă dacă este convergentă iar seria modulelor divergentă.

RĂSPUNS Modulul de rezistenţă este o caracteristică geometrică a secţiunii transversale, scrisă faţă de una dintre axele de inerţie principale:,

Dreapta in plan. = y y 0

y y x x 1 y1 Elemente de geometrie analiticã 1. Segmente 1. DistanŃa dintre douã puncte A(x 1,y 1 ), B(x 2,y 2 ): AB = 2. Panta dreptei AB: m AB =

Lectia VI Structura de spatiu an E 3. Dreapta si planul ca subspatii ane

2. Sisteme de forţe concurente...1 Cuprins...1 Introducere Aspecte teoretice Aplicaţii rezolvate...3

Curs 1 Şiruri de numere reale

CURS XI XII SINTEZĂ. 1 Algebra vectorială a vectorilor liberi

CUPRINS 2. Sisteme de forţe... 1 Cuprins..1

Functii Breviar teoretic 8 ianuarie ianuarie 2011

6.CONUL ŞI CILINDRUL. Fig Fig. 6.2 Fig. 6.3

R R, f ( x) = x 7x+ 6. Determinați distanța dintre punctele de. B=, unde x și y sunt numere reale.

Metode de interpolare bazate pe diferenţe divizate

III. Statica III. Statica. Echilibrul mecanic al corpurilor. 1. Sistem de forțe concurente. Sistemul de forțe

Cum folosim cazuri particulare în rezolvarea unor probleme

Brutus Demşoreanu. Mecanica analitică. - Probleme -

GEOMETRIE VECTORIALĂ, ANALITICĂ ŞI DIFERENŢIALĂ. PROBLEME REZOLVATE. Gabriel POPA, Paul GEORGESCU c August 20, 2009, Iaşi

Toate subiectele sunt obligatorii. Timpul de lucru efectiv este de 3 ore. Se acordă din oficiu 10 puncte. SUBIECTUL I.

3. Locuri geometrice Locuri geometrice uzuale

Liviu BERETEU FUNDAMENTE DE INGINERIE MECANICA

FIZICĂ. Oscilatii mecanice. ş.l. dr. Marius COSTACHE

1.3 Baza a unui spaţiu vectorial. Dimensiune

Concurs MATE-INFO UBB, 1 aprilie 2017 Proba scrisă la MATEMATICĂ

Lucian Maticiuc SEMINAR Conf. dr. Lucian Maticiuc. Capitolul VI. Integrala triplă. Teoria:

CAPITOLUL 6 GEOMETRIE LINIARĂ ÎN SPAŢIU Sisteme de coordonate în plan şi în spaţiu. I. Coordonate carteziene

a carei ecuatie matriceala este data in raport cu R.

7. PROBLEME DE SINTEZĂ (punct, dreaptă, plan, metode)

Laborator 11. Mulţimi Julia. Temă

Dacă centrul cercului este în origine, atunci ecuaţia cercului va fi = 2

Capitolul 1. Noțiuni Generale. 1.1 Definiții

Subiecte Clasa a VIII-a


Cercul lui Euler ( al celor nouă puncte și nu numai!)

Lectia III Produsul scalar a doi vectori liberi

Cap. I NOŢIUNI FUNDAMENTALE DESPRE VECTORI

COLEGIUL NATIONAL CONSTANTIN CARABELLA TARGOVISTE. CONCURSUL JUDETEAN DE MATEMATICA CEZAR IVANESCU Editia a VI-a 26 februarie 2005.

SEMINAR 14. Funcţii de mai multe variabile (continuare) ( = 1 z(x,y) x = 0. x = f. x + f. y = f. = x. = 1 y. y = x ( y = = 0

Miscarea oscilatorie armonica ( Fisa nr. 2 )

Seminar 5 Analiza stabilității sistemelor liniare

SERII NUMERICE. Definiţia 3.1. Fie (a n ) n n0 (n 0 IN) un şir de numere reale şi (s n ) n n0

b = CA, c = AB, atunci concluzia rezultă din regula triunghiului de adunare a vectorilor:

Lectia IV Produsul vectorial a doi vectori liberi

CUPRINS 6. Centre de greutate... 1 Cuprins..1

ELEMENTE DE GEOMETRIE. Dorel Fetcu

Geometria diferenţială a curbelor în spaţiu

Functii definitie, proprietati, grafic, functii elementare A. Definitii, proprietatile functiilor

Problema a II - a (10 puncte) Diferite circuite electrice

Universitatea de Vest din Timişoara Facultatea de Matematicǎ şi Informaticǎ Departamentul de Informaticǎ. Simina Mariş Simona Epure Ioan Rodilǎ

7. Fie ABCD un patrulater inscriptibil. Un cerc care trece prin A şi B intersectează

Functii definitie, proprietati, grafic, functii elementare A. Definitii, proprietatile functiilor X) functia f 1

Tranzistoare bipolare şi cu efect de câmp

Brutus Demşoreanu. Mecanica analitică. - Note de curs -

Aplicaţii ale numerelor complexe în geometrie, utilizând Geogebra

Geometrie analitică şi. asist. Ciprian Deliu Universitatea Tehnică Gh. Asachi Iaşi Facultatea de Hidrotehnică, Geodezie şi Ingineria Mediului

CERCUL LUI EULER ŞI DREAPTA LUI SIMSON

1. PROPRIETĂȚILE FLUIDELOR

CAPITOLUL 8 CURBE ÎN PLAN ŞI ÎN SPAŢIU Curbe în plan

CAPITOLUL 2 VECTORI LIBERI. 2.1 Segment orientat. Vector liber

z a + c 0 + c 1 (z a)

DEFINITIVAT 1993 PROFESORI I. sinx. 0, dacă x = 0

Fig Impedanţa condensatoarelor electrolitice SMD cu Al cu electrolit semiuscat în funcţie de frecvenţă [36].

GEOMETRIE PLANĂ TEOREME IMPORTANTE ARII. bh lh 2. abc. abc. formula înălţimii

IV. CUADRIPOLI SI FILTRE ELECTRICE CAP. 13. CUADRIPOLI ELECTRICI

1. (4p) Un mobil se deplasează pe o traiectorie curbilinie. Dependența de timp a mărimii vitezei mobilului pe traiectorie este v () t = 1.

Lucrul si energia mecanica

Transcript:

CURS 10+11 MECANICA CONSTRUCŢIILOR Conf. Dr. Ing. Viorel Ungureanu

CINEMATICA SOLIDULUI RIGID In cadrul cinematicii punctului material s-a arătat ca a studia mişcarea unui punct înseamnă a determina la orice moment t de timp, poziţia r(t), viteza v(t) si acceleraţia a(t) ale acestuia. In cadrul cinematicii solidului rigid problema se pune analog, cu deosebirea ca este vorba de infinitatea punctelor materiale care alcătuiesc solidul.

Mişcarea generală a solidului rigid Cunoscându-se mişcarea unui solid rigid în raport cu un sistem de referinţă fix O 1 x 1 y 1 z 1, se cere să se determine expresiile generale ale vectorului de poziţie, vitezei şi acceleraţiei unui punct oarecare P i al acestuia. Pentru a cunoaşte poziţia solidului rigid, respectiv a sistemului de referinţă solidar cu rigidul este necesar să cunoaştem în orice moment de timp vectorul de poziţie r 10 şi poziţia versorilor k, j, i. Punctul P i nu îşi schimbă poziţia relativa în raport cu sistemul Oxyz, deci coordonatele lui rămân constante în timp.

Mişcarea generală a solidului rigid

(1) În relaţiile (1) apar 12 parametri scalari de poziţie. Ţinând cont de relaţiile (2), vom avea 12 6 = 6 parametri scalari de poziţie a solidului rigid. Putem concluziona că solidul rigid în mişcare generală are şase grade de libertate. (2) Versorii sunt vectori unitari şi doi câte doi perpendiculari între ei

Între vectorul de poziţie r i1 al unui punct din solidul rigid, definit faţă de sistemul fix, vectorul de poziţie r i al punctului faţă de un sistem mobil (legat invariabil de solid) şi vectorul de poziţie r 10 al originii sistemului mobil, faţă de sistemul fix, există relaţiile: unde (3) (4)

Proiectăm relaţia (1) pe axele sistemului de coordonate fix O 1 x 1 y 1 z 1 şi obţinem: (5) Relaţiile (5) reprezintă ecuaţiile parametrice ale traiectoriei punctelor P i.

Prin derivarea relaţiei (3) în raport cu timpul obţinem: (6) Deoarece: (7) Relaţia (7), cunoscută sub denumirea de relaţia lui Euler reprezintă distribuţia de viteze a punctelor unui solid rigid.

Prin proiectarea relaţiei (7) pe axele sistemului de referinţă Oxyz: i i i rezultă componentele vectorului v i în sistemul Oxyz: (8)

Din relaţia (7) se observă că proiecţiile a două puncte ale solidului rigid pe direcţiile determinate de acestea sunt egale între ele. Fie punctele P i, respectiv P j ale solidului rigid pentru care se aplică relaţia lui Euler.

Pentru obţinerea formulei lui Euler pentru distribuţia de acceleraţii se derivează relaţia (7): (9) unde: acceleraţia punctului O; acceleraţia unghiulară a solidului rigid, respectiv a sistemului mobil Oxyz; Se stie că şi (10)

Prin proiectarea relaţiei (10) pe axele de coordonate se obţine:

În final se obţin componenetele vectorului acceleraţie a punctelor P i ale sistemului rigid, în raport cu sistemul de referinţă mobil Oxyz: (11)

Solidul rigid poate executa o mişcare generală sau o mişcare particulară. Există două mişcări simple ale solidului rigid: mişcarea de translaţie şi mişcarea de rotaţie în jurul unui ax fix. Celelalte mişcări particulare ale solidului rigid: mişcarea de roto-translaţie, mişcarea plan-paralelă, mişcarea de rotaţie în jurul unui punct fix se obţin prin combinarea celor două mişcări simple.

Mişcarea de translaţie a solidului rigid Un solid rigid execută o mişcare de translaţie dacă în tot timpul mişcării o dreaptă solidară cu rigidul rămâne paralelă cu o dreaptă fixă din spaţiu sau cu ea însăşi. Pentru studiul mişcării de translaţie alegem două sisteme de referinţă: unul fix O 1 x 1 y 1 z 1 şi unul mobil Oxyz a cărui axe rămân tot timpul paralele cu axele sistemului fix.

Mişcarea de translaţie a solidului rigid

(12) Din relaţiile (12) rezultă că solidul rigid aflat în mişcare de translaţie posedă trei grade de libertate întrucât poziţia acestuia este determinată prin coordonatele x 10, y 10 respectiv z 10.

Derivăm prima relaţie din (12) şi obţinem: (13) Deoarece: şi (14) adica, vitezele tuturor punctelor solidului rigid la un moment oarecare t sunt egale între ele. Prin derivarea relaţiei (14) rezultă: (15) acceleraţiile tuturor punctelor solidului rigid în mişcarea de translaţie, la un moment oarecare t, sunt egale între ele.

Mişcarea de rotaţie a solidului rigid cu axă fixă Un solid rigid execută o mişcare de rotaţie cu axă fixă dacă în tot timpul mişcării sale două puncte ale sale rămân suprapuse cu două puncte fixe din spaţiu. Pentru studiul acestei mişcări axa Oz a sistemului mobil coincide cu axa O 1 z 1 a sistemului fix şi în plus, originile celor două sisteme coincid O1 O.

Mişcarea de rotaţie a solidului rigid cu axă fixă

Solidul rigid în mişcare de rotaţie în jurul unei axe fixe Oz are un singur grad de libertate întrucât poziţia acestuia este determinată prin unghiul format de planul fix x 1 O 1 y 1 şi planul mobil xoy. Ambele plane conţin axa de rotaţie. Poziţia punctelor P i este dată de relaţia: (16) adică: (17) Ecuaţia (17) arată că traiectoria punctelor P i este un cerc cu centrul plasat pe axa de rotaţie.

Relaţiile: şi arată că vectorii şi au ca suport axa de rotaţie. Derivând ecuaţia (16) rezultă: Deoarece: şi (18) relaţie ce exprimă distribuţia câmpului vitezelor ale punctelor unui solid rigid aflat în mişcare de rotaţie cu axă fixă.

Proiectând relaţia (18) pe axele sistemului de referinţă mobil Oxyz, rezultă: (19) (20) Modulul vitezei este: (21)

Pentru determinarea acceleraţiilor punctelor P i derivăm relaţia (18): (22) Prin proiectarea relaţia (22) pe axele sistemului de referinţă mobil: (23)

unde:

Modulul acceleraţiei este: (24) Proprietăţile distribuţiei de viteze şi acceleraţii: vitezele (acceleraţiile) punctelor rigidului ce aparţin axei de rotaţie sunt nule; vitezele (acceleraţiile) punctelor rigidului în mişcarea de rotaţie cu axă fixă sunt plasate în plan perpendicular pe axa de rotaţie (v iz =0, a iz =0); vitezele (acceleraţiile) ce aparţin unei drepte 1 paralelă cu axa de rotaţie sunt egale între ele; vitezele (acceleraţiile) punctelor solidului rigid ce aparţin unei drepte 2, perpendiculară pe axa de rotaţie, au o variaţie liniară în funcţie de poziţia lor pe această dreaptă.

Distribuţia de viteze (acceleraţii) pe o dreaptă paralelă cu axa de rotaţie

Mişcarea de roto-translaţie a solidului rigid Un solid rigid execută o mişcare de rototranslaţie atunci când în tot timpul mişcării două puncte aparţinând acestuia rămân permanent pe o dreaptă fixă Oz 1. Mişcarea solidului rigid se poate descompune într-o mişcare de translaţie rectilinie în lungul axei fixe Oz 1 şi o mişcare de rotaţie efectuată în jurul aceleiaşi axe. Traiectoria unui punct oarecare P i, aparţinând rigidului în mişcare de rototranslaţie faţă de axa fixă Oz 1, este o curbă aparţinând cilindrului circular drept având ca axă de simetrie axa Oz 1 şi ca rază, distanţa de la punctul P i la axa Oz 1. La un moment oarecare, poziţia rigidului se poate determina dacă se cunoaşte distanţa OO 1 şi unghiul θ. Putem concluziona că rigidul în mişcare de rototranslaţie are două grade de libertate.

Mişcarea de rototranslaţie a solidului rigid

Mişcarea plan-paralelă a solidului rigid Un solid rigid execută o mişcare plan-paralelă dacă în tot timpul mişcării, un plan aparţinând acestuia rămâne suprapus cu un plan fix din spaţiu. Pentru studiul mişcării alegem două sisteme de referinţă: unul fix O 1 x 1 y 1 z 1 şi unul mobil Oxyz, solidar cu solidul rigid, al cărui plan xoy rămâne tot timpul mişcării suprapus cu planul fix x 1 O 1 y 1. Solidul rigid în mişcare plan-paralelă are 3 grade de libertate, deoarece sunt necesari 3 parametri scalari de poziţie: x 10, y 10 şi θ în determinarea poziţiei acestuia.

Mişcarea plan-paralelă a solidului rigid se realizează prin suprapunerea unei mişcări de translaţie a acestuia, efectuată paralel cu un plan-reper π, cu o mişcare de rotaţie a rigidului în jurul unei axe perpendiculare pe planul π. La un anumit moment t există un punct pentru care viteza acestuia este nulă. Acest punct notat cu I se numeşte centru instantaneu de rotaţie. Locul geometric al punctelor succesive pentru care viteza lor este nulă se numeşte axă instantanee de rotaţie. Locul geometric al CIR faţă de sistemul de referinţă mobil se numeşte rostogolitoare (centroidă mobilă). Locul geometric al CIR faţă de sistemul de referinţă fix poartă numele de bază (centroidă fixă).

Mişcarea de rotaţie a solidului rigid în jurul unui punct fix

În cadrul mişcării de rotaţie a rigidului C în jurul punctului fix O 1, orice rotaţie finită poate fi descompusă într-o infinitate de rotaţii elementare în jurul punctului său fix. Acestea pot fi înlocuite, din punct de vedere al traiectoriilor şi distribuţiei câmpului de viteze, prin rotaţii elementare efectuate în jurul unor axe instantanee de rotaţie cu viteza unghiulară. Locul geometric al axelor instantanee de rotaţie faţă de sistemul cartezian fix O 1 x 1 y 1 z 1 este o suprafaţă riglată având forma unei pânze duble conice cu vârful plasat în punctul fix O 1, numită axoidă fixă. Faţă de sistemul cartezian mobil Oxyz, locul geometric al axelor instantanee de rotaţie poartă denumirea de axoidă mobilă, fiind tot o suprafaţă rigidă de forma unei pânze duble conice.