Már megint az esővíz lefolyásáról

Hasonló dokumentumok
Felső végükön egymásra támaszkodó szarugerendák egyensúlya

Két naszád legkisebb távolsága. Az [ 1 ] gyűjteményben találtuk az alábbi feladatot és egy megoldását: 1. ábra.

Egy geometriai szélsőérték - feladat

Egy mozgástani feladat

Egy nyíllövéses feladat

1. ábra forrása:

Néhány véges trigonometriai összegről. Határozzuk meg az alábbi véges összegek értékét!, ( 1 ) ( 2 )

Lövés csúzlival. Egy csúzli k merevségű gumival készült. Adjuk meg az ebből kilőtt m tömegű lövedék sebességét, ha a csúzlit L - re húztuk ki!

Egy kinematikai feladathoz

Egy általánosabb súrlódásos alapfeladat

Végein függesztett rúd egyensúlyi helyzete. Az interneten találtuk az [ 1 ] munkát, benne az alábbi érdekes feladatot 1. ábra. Most erről lesz szó.

Kerekes kút 4.: A zuhanó vödör fékezéséről. A feladat. A megoldás

Rönk mozgatása rámpán kötelekkel

Kosárra dobás I. Egy érdekes feladattal találkoztunk [ 1 ] - ben, ahol ezt szerkesztéssel oldották meg. Most itt számítással oldjuk meg ugyanezt.

Egy gyakorlati szélsőérték - feladat. 1. ábra forrása: [ 1 ]

Egy sajátos ábrázolási feladatról

Aszimmetrikus nyeregtető ~ feladat 2.

Egy érdekes nyeregtetőről

Az éjszakai rovarok repüléséről

Az eltérő hajlású szarufák és a taréjszelemen kapcsolatáról 1. rész. Eltérő keresztmetszet - magasságú szarufák esete

Ellipszis átszelése. 1. ábra

Egy kérdés: merre folyik le az esővíz az úttestről? Ezt a kérdést az után tettük fel magunknak, hogy megláttuk az 1. ábrát.

A főtengelyproblémához

Egy újabb térmértani feladat. Az [ 1 ] könyvben az interneten találtuk az alábbi érdekes feladatot is 1. ábra.

Kerekes kút 2.: A zuhanó vödör mozgásáról

2.3 Newton törvények, mozgás lejtőn, pontrendszerek

Síkbeli csuklós rúdnégyszög egyensúlya

Egy érdekes mechanikai feladat

Egy érdekes statikai - geometriai feladat

1. Feladatok a dinamika tárgyköréből

Poncelet egy tételéről

Az egyenes ellipszishenger ferde síkmetszeteiről

1. ábra forrása: [ 1 ]

A szabályos sokszögek közelítő szerkesztéséhez

Ellipszis vezérgörbéjű ferde kúp felszínének meghatározásához

Az elliptikus hengerre írt csavarvonalról

A visszacsapó kilincs működéséről

T s 2 képezve a. cos q s 0; 2. Kötélstatika I. A síkbeli kötelek egyensúlyi egyenleteiről és azok néhány alkalmazásáról

A tűzfalakkal lezárt nyeregtető feladatához

Fa rudak forgatása II.

Fizika. Fizika. Nyitray Gergely (PhD) PTE PMMIK február 13.

Egymásra támaszkodó rudak

A Lenz - vektorról. Ha jól emlékszem, először [ 1 ] - ben találkoztam a címbeli fogalommal 1. ábra.

Érdekes geometriai számítások 10.

Rugalmas láncgörbe alapvető összefüggések és tudnivalók I. rész

Forogj! Az [ 1 ] munkában találtunk egy feladatot, ami beindította a HD - készítési folyamatokat. Eredményei alább olvashatók. 1.

A csavarvonal axonometrikus képéről

A ferde tartó megoszló terheléseiről

A loxodrómáról. Előző írásunkban melynek címe: A Gudermann - függvényről szó esett a Mercator - vetületről,illetve az ezen alapuló térképről 1. ábra.

Tömegpontok mozgása egyenes mentén, hajítások

Egy felszínszámítási feladat a tompaélű fagerendák témaköréből

Felvételi, 2018 szeptember - Alapképzés, fizika vizsga -

w u R. x 2 x w w u 2 u y y l ; x d y r ; x 2 x d d y r ; l 2 r 2 2 x w 2 x d w 2 u 2 d 2 2 u y ; x w u y l ; l r 2 x w 2 x d R d 2 u y ;

Érdekes geometriai számítások Téma: A kardáncsukló kinematikai alapegyenletének levezetése gömbháromszögtani alapon

A felcsapódó kavicsról. Az interneten találtuk az alábbi, a hajítás témakörébe tartozó érdekes feladatot 1. ábra.

Vonatablakon át. A szabadvezeték alakjának leírása. 1. ábra

Egy ismerős fizika - feladatról. Az interneten találtuk az [ 1 ] könyvet, benne egy ismerős fizika - feladattal 1. ábra.

Mérések állítható hajlásszögű lejtőn

Fénypont a falon Feladat

A Maxwell - kerékről. Maxwell - ingának is nevezik azt a szerkezetet, melyről most lesz szó. Ehhez tekintsük az 1. ábrát is!

Egy érdekes statikai feladat. Az interneten találtuk az [ 1 ] művet, benne az alábbi feladattal.

Felvételi, 2017 július -Alapképzés, fizika vizsga-

Két statikai feladat

Egy másik érdekes feladat. A feladat

Az ötszög keresztmetszetű élszarufa keresztmetszeti jellemzőiről

A bifiláris felfüggesztésű rúd mozgásáról

Figyelem! Csak belső és saját használatra! Terjesztése és másolása TILOS!

Egy rugalmas megtámasztású tartóról

További adalékok a merőleges axonometriához

A ferde szabadforgácsolásról, ill. a csúszóforgácsolásról ismét

Befordulás sarkon bútorral

Szökőkút - feladat. 1. ábra. A fotók forrása:

Csúcsívek rajzolása. Kezdjük egy általános csúcsív rajzolásával! Ehhez tekintsük az 1. ábrát!

A lengőfűrészelésről

Két körhenger általánosabban ( Alkalmazzuk a vektoralgebrát! ) 1. ábra

Drótos G.: Fejezetek az elméleti mechanikából 4. rész 1

Ellipszissel kapcsolatos képletekről

Gépészmérnöki alapszak Mérnöki fizika ZH NÉV: október 18. Neptun kód:...

Egy kötélstatikai alapfeladat megoldása másként

A gúla ~ projekthez 2. rész

Egy sík és a koordinátasíkok metszésvonalainak meghatározása

A Kepler - problémáról. Megint az interneten találtunk egy szép animációt 1. ábra, amin elgondolkoztunk: Ezt hogyan oldanánk meg? Most erről lesz szó.

Egy forgáskúp metszéséről. Egy forgáskúpot az 1. ábra szerint helyeztünk el egy ( OXYZ ) derékszögű koordináta - rendszerben.

Egy variátor - feladat. Az [ 1 ] feladatgyűjteményben találtuk az alábbi feladatot. Most ezt dolgozzuk fel. Ehhez tekintsük az 1. ábrát!

A magától becsukódó ajtó működéséről

Ehhez tekintsük a 2. ábrát is! A födém és a fal síkját tekintsük egy - egy koordinátasíknak, így a létra tömegközéppontjának koordinátái: ( 2 )

A kerekes kútról. A kerekes kút régi víznyerő szerkezet; egy gyakori változata látható az 1. ábrán.

Gépészmérnöki alapszak, Mérnöki fizika ZH, október 10.. CHFMAX. Feladatok (maximum 3x6 pont=18 pont)

Mechanika I-II. Példatár

Az R forgató mátrix [ 1 ] - beli képleteinek levezetése: I. rész

A síkbeli Statika egyensúlyi egyenleteiről

A hordófelület síkmetszeteiről

Egy kinematikai feladat

Keresztezett pálcák II.

Chasles tételéről. Előkészítés

Ellipszis perspektivikus képe 2. rész

Függőleges koncentrált erőkkel csuklóin terhelt csuklós rúdlánc számításához

Ismét a fahengeres keresztmetszetű gerenda témájáról. 1. ábra forrása: [ 1 ]

Mérnöki alapok 2. előadás

Összefüggések egy csonkolt hasábra

Átírás:

1 Már megint az esővíz lefolyásáról Már korábban is elmélkedtünk e témáról; ennek honlapunkon bemutatott eredményei: ~ KD 1: Két kereszttetőről; ~ KD 2: Egy modellről; ~ KD 3: Egy kérdés: merre folyik le az esővíz az úttestről?. Hogy ismét visszatérünk rá, annak az az oka, hogy két különböző helyen is találkoztunk egy feladattal, amin elgondolkodtunk. Most erről lesz szó. Először tekintsük az 1. ábrát! 1. ábra forrása: https://books.google.hu/books?id=k0qebaaaqbaj&pg=pa168&lpg=pa168&dq=georg+glaeser:+d er+mathematische+werkzeugkasten:+anwendungen+in+natur+und+technik+pdf&source=bl&ots=osh RKpEe9n&sig=3pB6W4z3tfJYJM2s27Dxe3tUng&hl=ru&sa=X&ved=0ahUKEwjV4vbzm7TYAhVlQZoKHRznBC44ChDoAQg1MAI#v=onepage&q &f=true

2 Itt az optimális tetőhajlás számítását mutatják be. Optimális a tetőhajlás abban az értelem - ben, hogy ennél a tetőt az esővíz a lehető leggyorsabban hagyja el:. A második találkozás rögtön az elsőt követő keresés után egy mechanika - példatár feladatával történt [ 1 ]. Ez az alábbi. Feladat: Ház födémét tető zárja le 2. ábra. Mekkora hajlásszögű legyen a tető, hogy legfelső pontjáról leghamarabb folyjon le a víz? 2. ábra Megoldás: Az út. Az idő - nál. Ennek minimuma van Eddig a pirossal írt idézet. Eszerint is az optimális tetőhajlás 45. Ez a feladat a példa - tárban a hajítások és lejtők témához tartozik, így nem vitás, hogy a tetőn lefolyó vízcsep - peket mozgó tömegpontoknak tekintik. Ugyanis e modell szerint a vízcsepp pontosan úgy mozogna, mint a sima súrlódásmentes lejtőre helyezett, majd kezdősebesség nélkül el - engedett tömegpont. Ez azonban felvet néhány kérdést. Annál is inkább, mert az 1. ábrán látottakkal együtt komolyan felmerülhet a gondolat, hogy ezt a modellt valóban műszaki - lag alkalmazhatónak tartják - e, vagyis pl. tetőtervezési számítási modell lehet - e. Emiatt most hangot adunk néhány észrevételünknek. Észrevételeink: É1. A tömegpont / sörétgolyó ~ modell szerint a vízcsepp állandó, nagyságú gyorsulással mozog a lejtőn lefelé. Már mindenki látott ablakon lefolyó vízcseppeket: ezek nagyjából / átlagosan állandó sebességgel mozognak, lefelé, normál esetben. Ez itt egy eléggé durva ellentmondásnak tűnik.

3 É2. Módosítsunk a fenti legegyszerűbb modellen! A vízcsepp mint egy tömegpont most egy nem súrlódásmentes lejtőn végezze haladó mozgását! Ekkor a tömegpontra ható R eredő erő vetületei 3. ábra : 3. ábra ~ n - irányban: ~ s - irányban, ( 1 ) - gyel is, Coulomb - súrlódással, ahol : ( 1 ) ( 2 ) Az s - irányú mozgásegyenlet, ( 2 ) - vel is: egyszerűsítés után, felhasználva, hogy ( 3 ) kapjuk, hogy ( 4 ) ezt az idő integrálva: ( 5 ) majd alkalmazva, hogy

4, ( 6 ) ( 5 ) és ( 6 ) - tal: ( 7 ) ezt az idő szerint integrálva: ( 8 ) azt választva, hogy ( 4 ), ( 5 ), ( 8 ) és ( 9 ) - cel: A mozgás végére t = T, ekkor s( T ) = L, így ( 10 ) - zel is: ( 9 ) ( 10 ) ( 11 ) ( 12 ) ( 13 ) innen: ( 14 ) mivel ( 15 ) így ( 14 ) és ( 15 ) - tel:. ( 16 ) Ha T minimális, akkor T 2 is az, így ekkor a számláló állandó értéke mellett a nevező maximális értéket vesz fel. A szélsőérték szükséges feltétele: ( 17 ) Elvégezve a kijelölt műveletet:

5 kifejtve: trigonometriai azonosságokkal: rendezve, majd azonos átalakításokat végezve: innen: végül: ( 18 ) Látjuk, hogy állandó súrlódási együtthatót feltételezve a modell egy ( 18 ) - cal adott, az előző modellel kapott értéktől eltérő optimális tetőhajlásra vezet. Ha μ 0, akkor, mint előbb. É3. Most vegyük komolyan azt a lehetőséget, hogy a tetőről lefolyó vízcseppek, illetve patakocskák sebessége állandó. Ez bekövetkezhet úgy is, ahogyan a szabadon eső víz - cseppeknél is: egy elegendő hosszú idő után a gyorsulás zérussá válik, az esés sebessége állandó lesz. Ekkor a víznek a tetőn való mozgását akadályozó súrlódási erő a sebesség - nek valamilyen függvénye lehet, pl.: lineáris. Ebben az esetben a vízrészecske feltételezett mozgásegyenlete [ v. ö.: 2!], v s helyett csak v - t írva: ( 19 ) Feltesszük, hogy Most ( 19 ) és ( 20 ) - szal: ( 20 ) ( 21 ) a változókat szétválasztva: ( 22 ) integrálva a ( 23 ) kezdeti feltétellel:

6 innen: ebből: innen:, innen: ( 24 ) Mivel így ( 24 ) és ( 25 ) - ből kapjuk, hogy ( 25 ) ( 26 ) Most ( 24 ) - ből: ( 27 ) integrálva: tehát: ( 28 ) A mozgás végére: ( 29 ) így ( 28 ) és ( 29 ) szerint: ( 30 ) rendezve: ( 31 )

7 Most ( 20 ) és (31 ) - gyel: ( 32 ) T minimális, ha a 2. tag nevezője maximális, ami ( 17 ) szerint ( 18 ) - ra vezet. Ha akkor α 45, mint korábban. Megjegyzések: M1. Az utóbbi modell esetében felvett súrlódási erő kifejezése az alábbi: ( 33 ) M2. Azt találtuk, hogy több számítási modellel is ugyanazon tetőhajlás - érték(ek)re jutunk. Meglehet, az történhetett, hogy egy bonyolultabb modellel kiadódó eredményt az egyszerűbb, ámbár kevésbé hihető modell alkalmazásával hozták ki. Ők tudják M3. Tudjuk, a tetőhajlás megválasztásakor a gyors csapadékvíz - lefolyás biztosítása csak egy a sok műszaki szempont közül. Nem elhanyagolható észrevétel, hogy az alpesi tető 20-30 körüli ( hajlású); a tetőn lévő és le nem csúszó hó télen jól hő - szigetel [ 3 ]. M4. Nem feledkezhetünk meg a tetővel szemben támasztott esztétikai követelményekről sem. Ilyen pl. ez is [ 3 ] : A mi viszonyaink között a szabadon álló épület fedele általában ne legyen meredekebb, mint 40, mert az ennél meredekebb tetők idegenek a magyar tájban. Majd kicsit később a szerző még hozzáfűzi: A magyar tájba most épülő tetők hajlásszögére az előbbiekben mondottakat nem lehet kategorikusan hangoztatni. Így megy ez M5. Fentiek egy magánvélemény. Alaposabb, szakirányú tanulmányozás után ez is megváltozhat. Azonban az mégiscsak eléggé fura dolog, hogy hosszas keresés után sem találtunk többet a fentieknél, melyek nagy része feltevéseken alapul. Meglehet, a jelenség sokkal összetettebb, mint amiről itt szó esett. Gondoljuk csak meg: más a helyzet az esőzés kezdetekor és a végekor. A kezdetben száraz tetőfedő anyag bizonyára nagyobb ellenállást jelent, mint a már átnedvesedett, a lefolyó víz útjában, vagyis a lefolyási idő az esőzés folyamán is változik vélhetően.

8 M6. A tetőépítési gyakorlatban nem ritka eset, hogy ugyanazon tető különböző hajlású sí - kokkal, illetve egyéb felület - darabok felhasználásával készül. Pl.: egy gömbkupola haj - lása jelentősen eltérő lehet a tető felső és alsó részein. Úgy tűnik, ezekben az esetekben nincs értelme a fenti értelemben vett optimális tetőhajlásról beszélni. M7. Valószínűleg van értelme más szempont(ok) szerinti optimális tetőhajlásról, illetve tetőalakról beszélni. Ilyen szempontok lehetnek pl.: teherbírás, alakváltozás, kivitelezhe - tőség, gazdaságosság, stb. Ám ez már egy másik történet. Források: [ 1 ] Vermes Miklós: Mechanika példatár Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1972., 89. és 101. o. [ 2 ] V. M. Sztarzsinszkij: Tyeoretyicseszkaja mehanyika Moszkva, Nauka, 1980., 251. o. [ 3 ] Széll László: Magas - és lapostetők Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1975., 19. és 21. o. Sződliget, 2018. 01. 02. Összeállította: Galgóczi Gyula mérnöktanár