Függőleges koncentrált erőkkel csuklóin terhelt csuklós rúdlánc számításához

Hasonló dokumentumok
Síkbeli csuklós rúdnégyszög egyensúlya

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

Egymásra támaszkodó rudak

Ellipszis átszelése. 1. ábra

Egy másik érdekes feladat. A feladat

Egy érdekes statikai - geometriai feladat

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

A síkbeli Statika egyensúlyi egyenleteiről

Egy kötélstatikai alapfeladat megoldása másként

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

A magától becsukódó ajtó működéséről

A hordófelület síkmetszeteiről

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

A szabályos sokszögek közelítő szerkesztéséhez

Egy érdekes mechanikai feladat

Az egyenes ellipszishenger ferde síkmetszeteiről

Felső végükön egymásra támaszkodó szarugerendák egyensúlya

A bifiláris felfüggesztésű rúd mozgásáról

A visszacsapó kilincs működéséről

Rugalmas láncgörbe alapvető összefüggések és tudnivalók I. rész

Ellipszis vezérgörbéjű ferde kúp felszínének meghatározásához

Fa rudak forgatása II.

Ellipszis perspektivikus képe 2. rész

A ferde tartó megoszló terheléseiről

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.

Egy újabb látószög - feladat

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

Szabályos fahengeres keresztmetszet geometriai jellemzőinek meghatározása számítással

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

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 ;

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

Egy általánosabb súrlódásos alapfeladat

Fénypont a falon Feladat

A kötélsúrlódás képletének egy általánosításáról

Vontatás III. A feladat

Kerekes kút 2.: A zuhanó vödör mozgásáról

Egy nyíllövéses feladat

A befogott tartóvég erőtani vizsgálatához II. rész

Tető - feladat. Az interneten találtuk az [ 1 ] művet, benne az alábbi feladatot és végeredményeit ld. 1. ábra.

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

1. ábra forrása: [ 1 ]

Egy háromlábú állvány feladata. 1. ábra forrása:

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

Vonatablakon át. A szabadvezeték alakjának leírása. 1. ábra

A gúla ~ projekthez 2. rész

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

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

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

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

Forgatónyomaték mérése I.

Egy sajátos ábrázolási feladatról

Egyenletek, egyenlőtlenségek grafikus megoldása TK. II. kötet 25. old. 3. feladat

A konfokális és a nem - konfokális ellipszis - seregekről és ortogonális trajektóriáikról

A tűzfalakkal lezárt nyeregtető feladatához

X = 0 B x = 0. M B = A y 6 = 0. B x = 0 A y = 1000 B y = 400

Egy mozgástani feladat

Az elforgatott ellipszisbe írható legnagyobb területű téglalapról

Egy érdekes nyeregtetőről

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

Egy kinematikai feladat

A lengőfűrészelésről

Henger és kúp metsződő tengelyekkel

X i = 0 F x + B x = 0. Y i = 0 A y F y + B y = 0. M A = 0 F y 3 + B y 7 = 0. B x = 200 N. B y =

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

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

6. MECHANIKA-STATIKA GYAKORLAT (kidolgozta: Triesz Péter, egy. ts.; Tarnai Gábor, mérnöktanár)

Egy felszínszámítási feladat a tompaélű fagerendák témaköréből

A gúla ~ projekthez 1. rész

Az ötszög keresztmetszetű élszarufa kis elmozdulásainak számításáról

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

Érdekes geometriai számítások 10.

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

6. MECHANIKA-STATIKA GYAKORLAT Kidolgozta: Triesz Péter egy. ts. Négy erő egyensúlya, Culmann-szerkesztés, Ritter-számítás

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

A csavarvonal axonometrikus képéről

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

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

A Cassini - görbékről

Rönk kiemelése a vízből

További adalékok a merőleges axonometriához

Egy kinematikai feladathoz

Az éjszakai rovarok repüléséről

Az ötszög keresztmetszetű élszarufa keresztmetszeti jellemzőiről

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

Poncelet egy tételéről

Kecskerágás már megint

Aszimmetrikus nyeregtető ~ feladat 2.

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

Egy geometriai szélsőérték - feladat

Észrevételek a forgásfelületek síkmetszeteivel kapcsolatban. Bevezetés

Egy rugalmas megtámasztású tartóról

Chasles tételéről. Előkészítés

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

Ellipszissel kapcsolatos képletekről

A rektellipszis csavarmozgása során keletkező felületről

Csuklós szerkezetek reakciói és igénybevételi ábrái. Frissítve: példa: A 12. gyakorlat 1. feladata.

Kúp és kúp metsződő tengelyekkel

Egy újabb mozgásos felület - származtatási feladat

Egy újabb cérnás feladat

Átírás:

1 Függőleges koncentrált erőkkel csuklóin terhelt csuklós rúdlánc számításához Az interneten való nézelődés során találkoztunk az [ 1 ] művel, melyben egy érdekes és fontos feladat pontos(abb) megoldásához adnak elvi iránymutatást. A feladat az alábbi 1. ábra. Adott egy csuklós rúdlánc: ~ az l 1,, l 5 hosszúságú rúdjaival; ~ az A és B felfüggesztési pontok l vízszintes és h függőleges távolságával; ~ a csuklókon ható függőleges P 1,, P 4 terhelő erőkkel. Keresett a rúdlánc nyugalmi egyensúlyi helyzetéhez tartozó: ~ α 1,, α 5 hajlásszögek értéke; ~ a rúderők S 1,, S 5 nagysága. 1. ábra forrása: [ 1 ] A megoldás a csomóponti egyensúlyi egyenletek és geometriai összefüggések alapján történik.

2 A csomóponti egyensúlyi egyenletek felírása Az 1. ábra alapján írhatjuk, hogy 1. cs. p.: innen: ( 1 ) 2. cs. p.: innen ( 2 ) 3. cs. p.: innen ( 3 ) 4. cs. p.: innen ( 4 ) Bevezetjük az rövidítő jelölést, és ezzel átírjuk az ( 1 ), ( 2 ), ( 3 ), ( 4 ) egyenleteket: ( 5 ) ( 6 ) ( 7 ) ( 8 ) ( 9 )

3 Most ( 6 ) - ból: ( 10 ) majd ( 6 ) és ( 7 ) összeadásával: ( 11 ) ezután ( 6 ), ( 7 ) és ( 8 ) összeadásával: ( 12 ) továbbá ( 6 ), ( 7 ), ( 8 ), ( 9 ) összeadásával: ( 13 ) A geometriai egyenletek felírása ( 14 ) ( 15 ) Most két trigonometriai azonossággal és ( 5 ) - tel: ( 16 ) ( 17 ) ezután ( 14 ) és ( 16 ) - tal: ( 18 ) majd ( 15 ) és ( 17 ) - tel: ( 19 ) Most ( 10 ), ( 11 ), ( 12 ), ( 13 ) és ( 18 ) - cal:

4 majd ( 10 ), ( 11 ), ( 12 ), ( 13 ) és ( 19 ) - cel: ( 20 ) ( 21 ) A nemlineáris egyenletrendszer megoldása A ( 20 ) és ( 21 ) egyenletek alapján a keresett a 1 és H mennyiségek meghatározhatók, majd velük a többi keresett adat is. Ez a ( 20 ) + ( 21 ) nemlineáris egyenletrendszer megoldását igényli. Ez leginkább numerikusan történik. Itt a Graph ingyenes szoftvert alkalmazzuk erre a célra; úgy, hogy ábrázoljuk a ( 20 ) és ( 21 ) implicit függvények görbéit, majd megkeressük ezek számunkra alkalmas metszéspontját, melynek koordinátái a keresett mennyiségek. Az egyenletek használata az alábbi számszerű adatokkal történik: l 1 = l 2 = l 3 = l 4 = l 5 = l / 4 = 2,5 m; h = l / 10 = 1 m; P 1 = P 2 = 100 N ; P 3 = P 4 = 150 N. Ezekkel az adatokkal a ( 20 ) és ( 21 ) egyenletek így alakulnak: ( 22 ) ( 23 ) Itt konkrétan a ( 22 ) + ( 23 ) egyenletrendszert kell megoldani. A nekik megfelelő görbéket a 2. ábrán szemlélhetjük. Látható, hogy csak az egyik metszéspont lehet jó nekünk, mert H > 0, így marad a 3. ábra szerint rész - grafikon. Minthogy a Graph általunk használt verziója nemigen tud segíteni az inverz függvények képeinek vizsgálatában ( pl. a metszéspont koordinátáinak megadása kérésre, stb. ), ezért a metszéspont környezetét erősen kinagyítottuk, majd a kurzort kézzel rátettük és ezzel a metszéspont koordinátáit megjelenítettük 4. ábra. A megoldás lásd nagyítás után, a 4. ábra jobb alsó sarkában! : x = a 1 = tgα 1 = 1,1735, y = H = 214,51 N.

5 Ezek a számszerű eredmények jól egyeznek az [ 1 ] - ben közöltekkel. ( A feladat számadatait is [ 1 ] - ből vettük, az eredmények összehasonlítása végett. ) 2. ábra 3. ábra

6 4. ábra Minthogy a 1 és H ismert, a rúderők nagysága az ( 24 ) képlettel, valamint az ( 5 ), ( 10 ), ( 11 ), ( 12 ), ( 13 ) összefüggésekkel, a rudak hajlása pedig az ( 5 ) - ből kapható ( 25 ) képlettel számítható. Ennek részleteit már az Olvasóra bízzuk. Megjegyezzük, hogy ~ a szakirodalomban ezt a megoldási módot még nem láttuk; pl. a [ 2 ] munkában a H víz - szintes húzóerő nagyságát felveszik, hasonló feladat megoldása során; ~ a megoldás során elhanyagoltuk a rudazat önsúlyát; ~ rudazat helyett szó lehet fonálról, kötélről, drótról, láncról is; ~ a megoldás során a rudazatot merev, azaz nyúlásra képtelen testnek tekintettük; ~ a rudazat végén lévő A és B támaszokat fixnek, vagyis mozdulatlannak tekintettük; ~ az 1. ábrát nem magyaráztuk meg, azt ismertnek vettük;

7 ~ e feladatban a 6 db ismeretlen meghatározásához a 4 db csomóponti egyensúlyi egyenlet és a 2 db geometriai egyenlet felírásával összesen 6 db egyenletre tettünk szert; ~ e feladat egyenletei sajátos szerkezetűek, melyek mint láttuk megkönnyítik a megol - dást; ~ [ 1 ] - ben is grafikusan végezték el a megoldást, de másképpen, ami itt kevésbé érdekes; ~ [ 1 ] - ben a számpélda megoldásának eredményei: a 1 = tgα 1 = 1,173, H = 214,5 kg. Amint az könnyen látható, ebben a dolgozatban a személyi számítógép adta lehetőségekre hívtuk fel a figyelmet, egy elvileg már megoldott, gyalogosan azonban kevésbé hatéko - nyan kezelhető feladat - típus esetében. Persze, egy fejlettebb szoftver - verzió még köny - nyebbé, gyorsabbá, pontosabbá teheti a feladat - megoldó munkáját. Viszont az is tény, hogy nem kell feltétlenül csillagászati összegeket kifizetni egy ilyen szoftverért, ha van ingyenesen alkalmazható segítség is. Kis tanulással ez is eredményre vezethet. Valójában az a helyzet, hogy a ( 22 ) + ( 23 ) egyenletrendszer annyira bonyolult, hogy értelmetlen négyzetre emelésekkel egy sokadfokú algebrai egyenletrendszerre visszave - zetni, amit ismét csak grafikusan oldanánk meg; így a bonyolult és könnyen eltéveszthető algebrázást kihagyva eleve csak a grafikus megoldás maradna az egyedüli gyalogos megoldási módszerként. A P i terhek számának növekedésével a helyzet még tovább bo - nyolódik; a felírandó egyenletek talán már nem is férnének el egy sorban, ami, persze, csak a kisebbik az áttekinthetőséget rontó probléma. Nagyszámú koncentrált erő esetén érdemes más erőtani modell után nézni, mellyel a számítási munka ismét könnyebb lehet. Irodalom: [ 1 ] Walther Kaufmann: Einführung in die Technische Mechanik, 1. Band: Statik starrer Körper Springer - Verlag, Berlin / Göttingen / Heidelberg, 1949. [ 2 ] Németh Ferenc: Mechanika I., Statika Panem ~ McGraw-Hill, Budapest, 1996. Sződliget, 2015. 08. 23. Összeállította: Galgóczi Gyula mérnöktanár