Vontatás III. A feladat

Hasonló dokumentumok
Az arkhimédészi csőfelületről

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

Rugalmas láncgörbe alapvető összefüggések és tudnivalók I. rész

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

Egy mozgástani feladat

Az éjszakai rovarok repüléséről

Egy sík és a koordinátasíkok metszésvonalainak meghatározása

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

t, u v. u v t A kúpra írt csavarvonalról I. rész

A ferde tartó megoszló terheléseiről

A bifiláris felfüggesztésű rúd mozgásáról

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

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

Ellipszis vezérgörbéjű ferde kúp felszínének meghatározásához

A csavarvonal axonometrikus képéről

Egy kinematikai feladathoz

Henger és kúp metsződő tengelyekkel

Fa rudak forgatása II.

Az elliptikus hengerre írt csavarvonalról

Ellipszis átszelése. 1. ábra

Az egyenes ellipszishenger ferde síkmetszeteiről

Vontatás V.

Síkbeli csuklós rúdnégyszög egyensúlya

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

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

A lengőfűrészelésről

Fénypont a falon Feladat

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

A közönséges csavarvonal érintőjének képeiről

Matematika III előadás

A főtengelyproblémához

Egy kinematikai feladat

Nem párhuzamosan, de szimmetrikusan szélezett körkeresztmetszet főbb geometriai jellemzőinek meghatározása számítással. Bevezetés

Fiók ferde betolása. A hűtőszekrényünk ajtajának és kihúzott fiókjának érintkezése ihlette az alábbi feladatot. Ehhez tekintsük az 1. ábrát!

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

Függőleges koncentrált erőkkel csuklóin terhelt csuklós rúdlánc számításához

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

A ferde szabadforgácsolásról, ill. a csúszóforgácsolásról ismét

A magától becsukódó ajtó működéséről

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

Ellipszis perspektivikus képe 2. rész

Egy másik érdekes feladat. A feladat

Egy érdekes nyeregtetőről

Vonatablakon át. A szabadvezeték alakjának leírása. 1. ábra

A szabályos sokszögek közelítő szerkesztéséhez

A Cassini - görbékről

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

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

A térbeli mozgás leírásához

Kinematika szeptember Vonatkoztatási rendszerek, koordinátarendszerek

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

A fatörzs és az ágak alakjának leírásához. Szétnéztünk az interneten. A lábon főleg a szabadon álló fák alakja meglehetősen bonyolult; pl.: 1. ábra.

Egy általánosabb súrlódásos alapfeladat

Egy érdekes statikai - geometriai feladat

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

További adalékok a merőleges axonometriához

A befogott tartóvég erőtani vizsgálatához II. rész

A hordófelület síkmetszeteiről

Az ötszög keresztmetszetű élszarufa kis elmozdulásainak számításáról

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

Egy kötélstatikai alapfeladat megoldása másként

Egy sajátos ábrázolási feladatról

Keresztezett pálcák II.

Egy geometriai szélsőérték - feladat

E E E W. Előszó. Kifejtés

A kötélsúrlódás képletének egy általánosításáról

A repülési háromszögekről. Egy repülőgép sebessége megmérhető az alábbi módon is ld. 1. ábra.

Szabályos fahengeres keresztmetszet geometriai jellemzőinek meghatározása számítással

Aszimmetrikus nyeregtető ~ feladat 2.

A kvadratrixról. Ez azt jelenti, hogy itt a görbe egy mozgástani származtatását vesszük elő 1. ábra. 1. ábra

4. MECHANIKA-MECHANIZMUSOK ELŐADÁS (kidolgozta: Szüle Veronika, egy. ts.)

A merőleges axonometria néhány régi - új összefüggéséről

Lépcső beemelése. Az interneten találkoztunk az [ 1 ] művel, benne az 1. ábrával.

A gúla ~ projekthez 2. rész

Két statikai alapfeladatról

Hely és elmozdulás - meghatározás távolságméréssel

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

Élesmenetű csavar egyensúlya másként

A síkbeli Statika egyensúlyi egyenleteiről

Az elforgatott ellipszisbe írható legnagyobb területű téglalapról

Kerekes kút 2.: A zuhanó vödör mozgásáról

A térképen ábrázolt vonal: - sík felület egyenese? - sík felület görbéje? - görbült felület egyenese ( geodetikus )? - görbült felület görbéje?

A térképen ábrázolt vonal: - sík felület egyenese? - sík felület görbéje? - görbült felület egyenese ( geodetikus )? - görbült felület görbéje?

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA II.

A csúszóvágásról, ill. - forgácsolásról

Egy felszínszámítási feladat a tompaélű fagerendák témaköréből

Kerék gördüléséről. A feladat

Befordulás sarkon bútorral

Érdekes geometriai számítások 10.

Egy nyíllövéses feladat

így a megváltozott hossza: tehát: ( 1 )

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

Egy keveset a bolygók perihélium - elfordulásáról

A középponti és a kerületi szögek összefüggéséről szaktanároknak

Kiegészítés a merőleges axonometriához

A fő - másodrendű nyomatékok meghatározása feltételes szélsőérték - feladatként

1 2. Az anyagi pont kinematikája

A kör és ellipszis csavarmozgása során keletkező felületekről

A brachistochron probléma megoldása

Egy általános helyzetű lekerekített sarkú téglalap paraméteres egyenletrendszere. Az egyenletek felírása

Átírás:

Vontatás III Ebben a részben ázoljuk a ontatási feladat egy lehetséges numerikus megoldási módját Ezt az I részben ismertetett alapegyenletre építjük fel Itt az egy ontatott kerékpár esetét izsgáljuk feladat dott: a kerékpár pontjának g pályagörbéje és az pont e pálya menti sebessége Keresett: a kerékpár pontjának g pályagörbéje és a pont e pálya menti sebessége megoldás Először: nézzük a sebességek kérdését, általában! Ehhez tekintsük az 1 ábrát! Ennek alapján: 1 ábra t, ( 1 ) ahol t a pontbeli érintő egységektor Ennek kifejezése: t 1cos i 1sin j ; ( )

a mellékábra szerint: 1 cos, 1 tg tg sin ; 1 tg ( 3 ) most ( ) és ( 3 ) - mal: 1 tg t i j ; ( 4 ) 1 tg 1 tg tudjuk, hogy független áltozónak x - et álaszta : dy tg y ', ( 5 ) dx így ( 4 ) és ( 5 ) - tel: 1 y ' i y ' j t i j ( 6 ) 1 y ' 1 y ' 1 y ' Most ( 1 ) és ( 6 ) - tal ld [ 1 ] is! : i y ' j 1 y ' lkalmazzuk ( 7 ) - et a kerékpár és pontjára! Ekkor: i y ', 1 y ' j ( 7 ) ( 8 ) i y ' j ( 9 ) 1 y ' pont g pályamenti sebességének nagysága: dx dy dt dt dt ( 10 )

3 Most ( 9 ) és ( 10 ) - zel: dx dy i y ' j dt dt 1 y', ( 11 ) agy egyszerűbben: dx dy,x,y dt dt i j i j ( 1 ) Valamint az I rész ( 1 ) képletéel is: cos, ( 13 ) így ( 9 ) és ( 13 ) - mal: i y ' cos 1 y ' j ( 14 ) ( 14 ) képlet szerint a pont sebességektorának meghatározásához ismerni kell a pont pályájának y (x) egyenletét, az ebből adódó y ' (x) első deriáltját, az pont g pályamenti sebessége nagyságának ( 15 ) dt kifejezését, alamint az e pályaérintő és a kerékpár rúdtengely által bezárt φ szöget Megjegyezzük, hogy a ( 14 ) képletben szereplő y' - ben is benne an ( 14 ) képlet csak egy lehetséges felírási mód; más, egyenértékű alakok is előjöhetnek Ha az s íhossz - koordinátáal dolgozunk ábra, akkor a jellemző kapcsolatok az alábbiak [ 1 ], [ ], [ 3 ] ábra

4 ( s ) pont helyektora: r (s) x (s) i y (s) j ; ( 16 ) z érintő egységektor, ( 16 ) - tal is: d r (s) dx (s) dy (s) t (s) i j ; ( 17 ) Most ( ) és ( 17 ) összehasonlításából: dx (s) cos, dy (s) ( 18 ) sin görbület - ektor, ( 17 ) - tel is: d t(s) d r (s) d x (s) d y (s) κ i j ; ( 19 ) majd ( 18 ) és ( 19 ) - ből: d x (s) d x, sin, d y (s) d ( 0 ) y, cos Ezután ( 19 ) és ( 0 ) - szal: d d d κ sin i cos j sin i cos j ( 1 ) De az 1 ábra szerint a normális egységektor: n 1sin i 1 cos j, ( ) így ( 1 ) és ( ) - el: d κ n n, ( 3 ) ahol alkalmaztuk a pontbeli görbületre a d ( 4 ) szokásos jelölést görbület - ektor abszolút értéke: κ n n n n 1 (s) d (s) 1, (s) ( 5 )

5 ahol beezettük a d (s) 1 (s) ( 6 ) képlettel definiált pontbeli ρ görbületi sugarat is Másfelől ( 19 ) - cel is: d x (s) d y (s) d x (s) d y (s) κ κ κ i j ( 7 ) Majd ( 5 ) és ( 7 ) összehasonlításából: d y (s) 1 d x (s) (s) ( 8 ) fentiekben összefoglaltuk a legfontosabb, a görbepályák meghatározása során előfordulható összefüggéseket Megjegyezzük, hogy a pontbeli görbület ( 4 ) szerint pozití, nulla agy negatí mennyiség is lehet, míg a ( 6 ) szerinti görbületi sugarat nemnegatí mennyiségnek tekintjük pontbeli sebesség kifejezései: dr s(t) dr (t) dt dt dt (t) t s(t) t, ( 9 ) ami természetesen megismétli ( 1 ) - et Másfelől ( ) és ( 9 ) - cel: t cos i sin j cos i sin j i j, x, y, ahol beezettük az ( Oxy ) - renzerbeli x, cos, y, sin ( 30 ) ( 31 ) sebesség - koordinátákat is

6 Másozor: foglalkozzunk a g pályagörbe előállításáal! Ehhez tekintsük a 3 ábrát is! 3 ábra pont sebesség - koordinátái a 0 1, agyis az első nöekmény - szakaszon: x,01 x,,01, t y,01 y,,01 t ( 3 ) sebesség nagysága ugyanitt: t t x,01 y,01,01 ( 33 ) pont sebességektora irányára az első nöekmény - szakaszon, például: x t,01 x x,,01,01 cos x,,01,01 x,01 y,01 x,01 y,01 t t ( 34 )

7 Látjuk, hogy ezekhez a mennyiségekhez a pont koordináta - nöekményeit kell meghatároznunk Ezek a köetkezőképpen számíthatóak 3 ábra szerint: x sin sin sin sin ( 35 ) 1,1,1 y cos cos cos cos ( 36 ) 1,1,1 Ezután: x x x, ( 37 ),1 1 y,1 y y 1 ( 38 ) z itteni felétel mellett: 1 0, s1 1 t 0, ( 39 ) azaz 1 ezzel: s1 1 t ; ( 40 ) 1 t,1 1 ( 41 ) Most ( 35 ) és ( 41 ) - gyel: 1 t x1 sin,1 sin sin sin ; ( 4 ) majd ( 37 ) és ( 4 ) - el: 1 t x,1 x sin sin ( 43 ) Hasonlóképpen ( 36 ) és ( 41 ) - gyel: 1 t y1 cos,1 cos cos cos ; ( 44 ) majd ( 38 ) és ( 44 ) -gyel: 1t y,1 y cos cos ( 45 )

8 ( 43 ) és ( 45 ) képletek adják meg az előírt g görbén mozgó pont 1 - beli koordinátáit, hiszen ezekben a képletekben már minden mennyiség ismert / adott Ismét a 3 ábra szerint a 0 pont koordinátái ö az ( I - 1 ) képlettel! :,0 x x lcos ; ( 46 ) y y lsin ( 47 ),0 1 pont koordinátáihoz: x x lcos ; ( 48 ),1,1,1,1,1,1,1,1 y y lsin ( 49 ) Fentiekben: ( 50 ),1 1 Itt adott, 1 még meghatározandó Ezt az I rész ( 1 *) képletére alapozzuk: 1 sin d, l ( I - 1* ) innen: 1 sin 1 s 1 l ( 51 ) Most ( 50 ) és ( 51 ) - gyel: 1 sin,1 s 1 ; l ( 5 ) majd ( 39 ) és ( 5 ) - el: 1 sin,1 1 t l ( 53 ) Most kiszámítjuk a ( 48 ), ( 49 ) - ben szereplő argumentumot; ( 41 ) és ( 53 ) - mal: 1 t 1 sin,1,1 1 t l azaz: 1 t sin, l

9 t sin l 1,1,1 ( 54 ) Most már számíthatók a 1 pont koordinátái; a ( 43 ), ( 48 ), ( 54 ) képleteket összegyűjte x,1 - hez: x,1 x,1 lcos,1,1; 1 t x,1 x sin sin ; t sin 1,1,1 l a ( 45 ), ( 49 ), ( 54 ) képleteket összegyűjte y,1 - hez: y,1 y,1 lsin,1,1; 1 t y,1 y cos cos ; t sin 1,1,1 l ( 55 ) ( 56 ) Ezután a pont koordináta - nöekményei az első nöekmény - szakaszon: x x x, ( 57 ),01,1,0 ahol a képleteket ismét összegyűjte az ( 55 ) és ( 46 ) képletekkel: x,1 x,1 lcos,1,1; 1 t x,1 x sin sin ; 1 t,1,1 sin ; ( 58 ) l x,0 x lcos Toábbá:

10 y y y, ( 59 ),01,1,0 ahol a képleteket ismét összegyűjte az ( 56 ) és ( 47 ) képletekkel: y,1 y,1 lsin,1,1 ; 1 t y,1 y cos cos ; t sin ; l y,0 y lsin 1,1,1 ( 60 ) z ( 57 ), ( 58 ), illete az ( 59 ), ( 60 ) képletekkel számíthatóak a 1 pont koordinátái és koordináta - nöekményei az első nöekmény - szakaszon, amikkel pedig már elégezhető a 1 pont ábrázolása és sebesség - adatainak a meghatározása is, a ( 3 ),( 33 ) és a ( 34 ) képletekkel Összefoglala: az l hosszúságú kerékpárnak a mozgás t = 0 időpillanatában ismerjük az 0 x ; y ; ; ; 1; ( 61 ) bemenő adatait, majd a fenti képletekkel meghatározzuk a Δt idő alatti megáltozott értékeiket, melyekkel meghatározhatók az adott g pálya görbéhez és ( t ) pályasebesség - függényhez tartozó g ontatási görbe és ( t ) pályasebesség - függény, pontról pontra Még el kell égeznünk a s(t), s(t) adottnak ett függények előállítását 1) Ha a g görbe y (x) f (x) ( 6 ) alakban adott, akkor ( 5 ) szerint dy (x) df (x) tg (x), dx dx ( 63 ) innen: df (x) (x) arctg dx ( 64 ) Majd ( 6 ) szerint: 1 dx(s) d (x) dx d (x) dx ; ( 65 ) dx dx de ( 64 ) - ből:

11 d f (x) d (x) d df (x) dx arctg, dx dx dx df (x) 1 dx alamint ( 3 / 1 ), ( 5 ) és ( 18 / 1 ) szerint: dx 1 1 cos, 1 tg df (x) 1 dx így ( 65 ), ( 66 ) és ( 67 ) - tel: ( 66 ) ( 67 ) d f (x) d f (x) 1 1 (x) df (x) 1 df (x) df (x) 1 dx 1 dx dx x ;f (x ) pontjában: dx dx 3/ g görbe tetszőleges 1 1 (x ) ( 68 ) ; ( 69 ) így például az x x kezdőpontban ( 69 ) - cel: 1 1 (x ) ( 70 ) ) Ha a g görbe x y x (s), y (s) ( 71 ) alakban adott, akkor például ( 18 ) - ból: dy(s) sin (s) tg (s), cos (s) dx(s) ( 7 ) innen az érintő hajlásszöge:

1 dy(s) (s) arctg dx(s) ( 73 ) Ezzel: (s s ), ( 74 ) ahol s ismert / adott íkoordináta Ezután ( 8 ) - ból: 1 d x(s) d y(s) (s), ( 75 ) majd ( 75 ) - ből: 1 1 (s s ) ( 76 ) Ezzel a feladatot megoldottuk; ugyanis a második nöekményi szakaszon 0 helyébe 1, 0 helyébe 1 lép, stb Erre az eli megoldásra kell programot írni, majd azt működtete kirajzolni az és kerékpár - pontok által leírt görbéket már ismert g görbe - pontokra közelítő függény is illeszthető, illete például spline - interpoláció alkalmazható Irodalom: [ 1 ] I N ronstejn ~ K Szemengyaje: Matematikai zsebköny 6 átdolgozott kiadás, Műszaki Könykiadó, udapest, 1987 [ ] ach Zs álné ~ Frey Tamás: Vektor - és tenzoranalízis Műszaki Könykiadó, udapest, 1960 [ 3 ] Kurt eyer: Technische Mechanik für auingenieure S Hirzel Verlag, Leipzig, 1954 Sződliget, 010 augusztus 8 Összeállította: Galgóczi Gyula mérnöktanár