A dőlő fa görbüléséről

Hasonló dokumentumok
Felső végükön egymásra támaszkodó szarugerendák egyensúlya

A magától becsukódó ajtó működéséről

Egy érdekes statikai - geometriai feladat

Egymásra támaszkodó rudak

Síkbeli csuklós rúdnégyszög egyensúlya

Kerekes kút 2.: A zuhanó vödör mozgásáról

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

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

Az elliptikus hengerre írt csavarvonalról

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

Egy geometriai szélsőérték - feladat

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

Egy mozgástani feladat

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 bifiláris felfüggesztésű rúd mozgásáról

Egy kinematikai feladat

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

Ellipszis vezérgörbéjű ferde kúp felszínének meghatározásához

Egy háromlábú állvány feladata. 1. ábra forrása:

Rönk kiemelése a vízből

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

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

Vonatablakon át. A szabadvezeték alakjának leírása. 1. ábra

Forgatónyomaték mérése I.

A törési lécről és a törési lépcsőről

Egy kinematikai feladathoz

Függőleges koncentrált erőkkel csuklóin terhelt csuklós rúdlánc számításához

A hordófelület síkmetszeteiről

Chasles tételéről. Előkészítés

Egy nyíllövéses feladat

Poncelet egy tételéről

Az elforgatott ellipszisbe írható legnagyobb területű téglalapról

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

A kötélsúrlódás képletének egy általánosításáról

Ellipszis átszelése. 1. ábra

A befogott tartóvég erőtani vizsgálatához II. rész

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

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

Az egyenes ellipszishenger ferde síkmetszeteiről

Fénypont a falon Feladat

Szabályos fahengeres keresztmetszet geometriai jellemzőinek meghatározása számítással

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

A visszacsapó kilincs működéséről

A főtengelyproblémához

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

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

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

Keresztezett pálcák II.

A tűzfalakkal lezárt nyeregtető feladatához

Aszimmetrikus nyeregtető ~ feladat 2.

Egy általánosabb súrlódásos alapfeladat

Kiegészítés a három erő egyensúlyához

Az ötszög keresztmetszetű élszarufa kis elmozdulásainak számításáról

További adalékok a merőleges axonometriához

Fa rudak forgatása II.

A síkbeli Statika egyensúlyi egyenleteiről

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

A gúla ~ projekthez 2. rész

A kettősbelű fatörzs keresztmetszeti rajzolatáról

Az ötszög keresztmetszetű élszarufa keresztmetszeti jellemzőiről

Gyakorlati útmutató a Tartók statikája I. tárgyhoz. Fekete Ferenc. 5. gyakorlat. Széchenyi István Egyetem, 2015.

A csavarvonal axonometrikus képéről

A ferde tartó megoszló terheléseiről

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

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

Az éjszakai rovarok repüléséről

A= a keresztmetszeti felület cm 2 ɣ = biztonsági tényező

1. ábra forrása:

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

A szabályos sokszögek közelítő szerkesztéséhez

A fűrészmozgás kinetikai vizsgálata

Befordulás sarkon bútorral

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

1. ábra forrása: [ 1 ]

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

Egy sajátos ábrázolási feladatról

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 ;

Vontatás III. A feladat

Egy másik érdekes feladat. A feladat

Egy furcsa tartóról. A probléma felvetése. Adott az 1. ábra szerinti kéttámaszú tartó. 1. ábra

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

Egy kötélstatikai alapfeladat megoldása másként

Egy felszínszámítási feladat a tompaélű fagerendák témaköréből

Kerék gördüléséről. A feladat

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

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

A kör és ellipszis csavarmozgása során keletkező felületekről

Egy érdekes mechanikai feladat

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

Egy érdekes nyeregtetőről

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

Az igénybevételi ábrák témakörhöz az alábbi előjelszabályokat használjuk valamennyi feladat esetén.

Már megint az esővíz lefolyásáról

Ellipszissel kapcsolatos képletekről

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

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

1. Feladatok a dinamika tárgyköréből

Átírás:

1 A dőlő fa görbüléséről Az [ 1 / 1 ] mű már korábban is két házi dolgozat írására inspirált minket; írtunk egyet a körfűrészelés, egyet a tárcsás csiszolás kapcsán 1. ábra. 1. ábra forrása: [ 1 / 1 ] Az [ 1 / 2 ] - ben látottak indították be az alábbiakat. 2. ábra forrása: [ 1 / 2 ] A 2. ábrán felül egy egyenesen álló, majd két dőlni kezdő fenyőfát láthatunk. A kérdés, hogy a középső vagy a jobb oldali ábra - rész szerinti - e a dőlő fa görbesége. Nyilván, aki már látott fadöntést akár csak felvételről is, az tudja a helyes választ.

2 Itt most egy kis dinamikai / szilárdságtani vizsgálódás jön ez ügyben. Ennek során [ 1 / 2 ] nyomán élünk néhány egyszerűsítéssel, a tényleges problémához képest: ~ a fa testét egy egyszerű / prizmatikus, homogén rúddal helyettesítjük, melynek alsó vége csuklósan megfogott; ~ eltekintünk a levegő ellenállásától, valamint a csuklóban fellépő súrlódástól. Előbbiek a 2. ábra alsó sorában lévő ábrarészeken is fel lettek tüntetve. A feladat: a hajlítónyomaték rúdtengely menti változásának meghatározása, ugyanis ez dönti el a dőlő fa / rúd görbülésének jellegét. A mondott ábrarészen láthatjuk még azt is, hogy feltüntették a fatest helyzetét megadó φ szög - koordinátát, a rúd közepén ható G = mg nagyságú súlyerőt, valamint az O forgás - tengelytől r távolságra lévő rúdelem gyorsulásának komponenseit is. A rúd impulzusmomentumának nagysága: ( 1 ) itt: ~ a rúd szögsebessége; ~ a rúdnak az O forgástengelyre vett inercianyomatéka. Utóbbi számításához figyelembe vesszük az alábbi egyenes arányosságot: ( 2 ) majd ( 1 ) és ( 2 ) - vel:, tehát: ( 3 ) Most ( 1 ) és ( 3 ) - mal: ( 4 ) Az impulzusmomentum idő szerinti deriváltja a forgatónyomaték: A forgatónyomaték kifejezése a 2. ábra alapján: ( 5 ) ( 6 )

3 az impulzusmomentum idő szerinti deriváltja ( 4 ) - ből: ( 7 ) most ( 5 ), ( 6 ) és ( 7 ) - tel: ( 8 ) A ( 8 ) egyenlet a dőlő rúd mozgásának alapvető differenciálegyenlete. Integrálásához egy átalakítást végzünk: ( 9 ) a ( 9 ) egyenletet φ szerint integrálva: ( 10 ) most ( 8 ) és ( 10 ) - zel: innen: ( 11 ) Az utóbbi számítás már alkalmazta a ( 11 / 1 ) kezdeti feltételt is. A folytatáshoz tekintsük a 3. ábrát is! 3. ábra forrása: [ 1 / 2 ]

4 Itt azt látjuk, hogy a dőlő rudat egy x koordinátájú keresztmetszetében gondolatban átvágtuk, és feltüntettük ~ az átvágási keresztmetszetben az alsó rúdrész által a felsőre gyakorolt belső erőket, azaz az M M h, N, Q igénybevételi komponenseket, valamint ~ a felső rúdrészre működő, annak hosszával arányos súly - és tehetetlenségi erőket. Az igénybevételi függvényeket egyensúlyi egyenletekből nyerjük. A nyomatéki egyensúlyi egyenlet: átalakítva: ( 12 ) az integrál részletezve: Most ( 12 ) és ( 13 ) - mal: ( 13 ) ( 14 ) majd ( 8 ) és ( 14 ) - gyel: kiemeléssel: ( 15 ) azonosságokkal: ( 16 ) most ( 15 ) és ( 16 ) - tal: ( 17 / 1 ) tovább alakítva ( 17 / 1 ) - et: ( 17 / 2 )

5 A ( 17 / 2 ) függvénnyel leírt hajlítónyomaték a rudat / fát a 2. ábra felső sorának jobb szélső ábrája szerint görbíti meg. Ez egyezik a szemlélettel, illetve a tapasztalattal is. Az függvény szélsőértékének szükséges feltételei: ( 18 ) Most ( 17 / 2 ) és ( 18 / 1 ) - gyel: ( 19 ) Majd ( 17 / 2 ) és ( 18 / 2 ) - vel: innen: ( 20 ) minthogy ( 17 / 2 ) szerint M h ( x = b ) = 0, így a számunkra érdekes megoldás ( 20 ) - ból: ( 21 ) A hajlító nyomaték szélsőértéke itt, ( 17 / 2 ) és ( 21 ) - gyel: tehát: ( 22 ) Majd ( 19 ) és ( 22 ) szerint: ( 23 ) Ezek szerint a lehető legnagyobb a hajlítónyomaték a vízszintesbe érés pillanatában, a forgástengelytől a hossz egyharmadában lévő keresztmetszetben. A 4. ábra bal szélső részén ( 17 / 2 ) lefutását ábrázolták a ( 22 ) és ( 23 ) szerinti maximu - mok feltüntetésével. A 4. ábra középső és jobb oldali részén azt szemléltetik, hogy egy dőlő gyárkémény esetén valóban megfigyelhető (? ) az a jelenség, hogy a tövétől kb. a magassága harmadában már a dőlés során eltörik, így rogyva a földre. A habarcsba rakott téglákkal készült kémény esetében ez azért is jól látható, mert a habarcs húzószilárdsága elhanyagolható nagyságú.

6 4. ábra forrása: [ 1 / 2 ] Megjegyzések: M1. A most tárgyalt feladat több más helyről is ismerős lehet. Itt erdészeti vonatkozásai miatt szerepeltettük. Egy korábbi dolgozatunkban melynek címe: A törési lécről és a törési lépcsőről a fenti témát a fadöntésnél a balesetelhárítás szempontjából igen fontos reakcióerőkre kihegyezve vizsgáltuk. M2. Az 1. ábra kapcsán említett korábbi dolgozataink az alábbiak: ~ A körfűrészelés statikájához; ~ A tárcsás csiszolás statikájához. M3. Már többször gondoltuk, hogy szóba kellene hoznunk azt a tényt, miszerint nem mindenki gondolja azt, hogy a dőlő kéménynek a magassága alsó egyharmadában kell eltörnie, elvileg. A [ 2 ] műben ez olvasható: A forgatónyomaték x = 1/3 l - ben maximális, és abből azt az elhamarkodott követ - keztetést vonhatnánk le, hogy ebben a magasságban törik el a kémény. A súlyerő össze - nyomó hatása miatt kerül a töréspont feljebb. ( x 0 = ½ l - re, ahol l a kémény hossza. ) Ez a nem kicsit meglepő állítás tudomásunk szerint szinte egyedülálló. Az általunk eddig látott, a fentihez hasonló vizsgálatok a magasság alsó harmadában való törést erősítik, kivéve az igencsak mértékadó [ 3 ] művet. Itt egy csonkakúp alakú, lineári - san változó sugarú, állandó falvastagságú ( tégla? - ) kémény ledőlésének részletezett szá - mítása során kimutatják, hogy az adott példabeli adatokkal bíró, h hosszúságú kémény esetében az összegzett húzófeszültség nagysága a kémény φ = 11, 3 - os dőlésénél, a felső végétől számított 0,534 h távolságra éri el a felső korlátként megadott mintegy 50 N / cm 2 értéket. Ez alátámasztja a [ 2 ] - ben mondottakat. Úgy tűnik, győztek a fizikusok

7 Az összes többi feladatgyűjtemény, tankönyvi példa szerzőinek mentségére legyen mond - va, hogy a [ 3 ] - beli számítás meglehetősen hosszú és nehéz. A [ 2 ] - beli számítás nem olyan hosszú és nehéz, viszont csak fizikai becslés - jellegűnek mondható, vagyis ennek alapján nem biztos, hogy neki mernénk látni egy kémény - bontás tervezésének. Ennek ellenére ajánljuk minden érdeklődőnek a [ 2 ] - beli vizsgálat alapos áttanulmányozását is. M4. Az 5. ábra szerint valóban mondható, hogy a dőlő gyárkémény a közepe táján törött el. 5. ábra forrása: [ 4 ] 6. ábra forrása: [ 5 ]

8 A 6. ábrán egy fenyőfa kidöntés előtti és alatti alakja látható. A görbülés a várt módon történt, melyet a gyér korona miatti viszonylag kis légellenállás sem nagyon befolyásolt. M5. A fenti, [1 / 2 ] - ből átvett számítás nem foglalkozik az N normálerő és a Q nyíróerő függvényének felírásával. Az eredeti kérdés a görbülés jellegének megválaszolásához erre nem is volt szükség. M6. A ( 12 ) képlet előtti nyomatéki egyensúlyi egyenlet kifejezés azt jelenti, hogy a dinamikai problémát formálisan statikainak tekintjük, a d Alembert - elv értelmében [ 6 ]: D Alembert elve értelmében a mozgó testre ható erők a tehetetlenségi erővel együtt egyensúlyban vannak. Ezt az egyensúlyi állapotot a statikai egyensúlytól megkülönböztetve kinetikai egyensúlynak nevezzük. M7. A ( 11 ) képletet itt nem használtuk fel. Ennek integrálásával kapható meg a dőlő fa ( a rúd ) mozgásának φ = φ( t ) időfüggvénye. Az integrálás a változók szétválasztásával könnyen elvégezhető. A ( 8 ) és ( 11 ) egyenletek a rúd mint fizikai inga mozgás - egyenletei. Az ilyen típusú egyenletek és integrálásuk részletei megtalálhatóak az Elméleti Fizika / Mechanika tankönyveiben; ehhez ld. pl.: [ 7 ]! Források: [ 1 / 1 ] Karl Wohlhart: Statik Grundlagen und Beispiele Vieweg, Braunschweig, Wiesbaden, 1998., 87 ~ 88. o. [ 1 / 2 ] Karl Wohlhart: Dynamik Grundlagen und Beispiele Vieweg, Braunschweig, Wiesbaden, 1998., 175 ~ 177. o. [ 2 ] Szerk. Nagy Károly: Elméleti fizikai példatár 4. Tankönyvkiadó, Budapest, 1984., 66., ill. 357 ~ 359. o. [ 3 ] István Szabó: Repertorium und Übungsbuch der Technischen Mechanik 2. kiadás, Springer - Verlag, Berlin - Göttingen - Heidelberg, 1963., 306 ~ 311. o. [ 4 ] https://videa.hu/videok/tudomany-technika/kemeny-robbantas-sajoszentpeteruveggyar-ztrgvtcbatjodtu9 [ 5 ] https://depositphotos.com/150991474/stock-video-big-tree-falling-down-trees.html

9 [ 6 ] https://hu.wikipedia.org/wiki/d%e2%80%99alembert-elv [ 7 ] Nagy Károly: Elméleti mechanika Tankönyvkiadó, Budapest, 1985., 77 ~ 79. o. Sződliget, 2018. 07. 26. Összeállította: Galgóczi Gyula mérnöktanár