ERŐRENDSZEREK EREDŐJÉNEK MEGHATÁROZÁSA

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


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

MUNKAANYAG. Szabó László. Szilárdságtan. A követelménymodul megnevezése:

A K É T V É G É N A L Á T Á M A S Z T O T T T A R T Ó S T A T I K A I V IZS-

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉP SZINT. Koordináta-geometria

Feladatok megoldásokkal a harmadik gyakorlathoz (érintési paraméterek, L Hospital szabály, elaszticitás) y = 1 + 2(x 1). y = 2x 1.

Statika gyakorló teszt I.

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉP SZINT Koordináta-geometria

Háromszögek ismétlés Háromszög egyenlőtlenség(tétel a háromszög oldalairól.) Háromszög szögei (Belső, külső szögek fogalma és összegük) Háromszögek

1. tétel. 1. Egy derékszögű háromszög egyik szöge 50, a szög melletti befogója 7 cm. Mekkora a háromszög átfogója? (4 pont)

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

Mechanika. I. előadás február 25. Mechanika I. előadás február / 31

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) Megoldások

Az M A vektor tehát a három vektori szorzat előjelhelyes összege:

10. Koordinátageometria

9. Trigonometria. I. Nulladik ZH-ban láttuk: 1. Tegye nagyság szerint növekvő sorrendbe az alábbi értékeket! Megoldás:

Exponenciális és logaritmusos kifejezések, egyenletek

KERESZTMETSZETI JELLEMZŐK

Mérések állítható hajlásszögű lejtőn

Villamos gépek tantárgy tételei

Trigonometria. Szögfüggvények alkalmazása derékszög háromszögekben. Szent István Egyetem Gépészmérnöki Kar Matematika Tanszék 1

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) Trigonometria III.

Megoldás A számtani sorozat első három eleme kifejezhető a második elemmel és a differenciával. Összegük így a 2. d =33, azaz 3a 2. a 2.

12. Trigonometria I.

Egy érdekes statikai - geometriai feladat

Érettségi feladatok Koordinátageometria_rendszerezve / 5

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 =

1. Bevezetés a trigonometriába

10. Tétel Háromszög. Elnevezések: Háromszög Kerülete: a + b + c Területe: (a * m a )/2; (b * m b )/2; (c * m c )/2

Felső végükön egymásra támaszkodó szarugerendák egyensúlya

Függvények Megoldások

Keresztmetszet másodrendű nyomatékainak meghatározása

MUNKAANYAG. Csepcsényi Lajos Lászlóné Balogh Melinda. Statikai alapfogalmak, és az építményeket érő erőhatások. A követelménymodul megnevezése:

Érettségi feladatok: Koordináta-geometria 1/5

Koordináta-geometria feladatok (középszint)

Trigonometria Megoldások. 1) Oldja meg a következő egyenletet a valós számok halmazán! (12 pont) Megoldás:

Q 1 D Q 2 (D x) 2 (1.1)

az eredő átmegy a közös ponton.

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) Megoldások

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) Megoldások

Kiegészítés a három erő egyensúlyához

1. Feladatok a dinamika tárgyköréből

Feladatok a szinusz- és koszinusztétel témaköréhez 11. osztály, középszint

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉPSZINT Koordináta-geometria

3. Vertikális napóra szerkesztése (2009. September 11., Friday) - Szerzõ: Ponori Thewrewk Aurél

Koczog András Matematika - Az alapoktól az érettségin át az egyetemig. Szögfüggvények alapjai

a b a b x y a b c d e f PSZT/PSZSZT 1.) Az ábrán e, f egyenesek párhuzamosak. Számítsd ki a hiányzó adatokat!

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) Trigonometria I.

Érettségi feladatok: Trigonometria 1 /6

Minimum követelmények matematika tantárgyból 11. évfolyamon

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉPSZINT Trigonometria

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

tápvezetékre jellemző, hogy csak a vezeték végén van terhelés, ahogy az 1. ábra mutatja.

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

Nagy András. Feladatok a koordináta-geometria, egyenesek témaköréhez 11. osztály 2010.

A +Q töltés egy L hosszúságú egyenes szakasz mentén oszlik el egyenletesen (ld ábra ábra

Koordinátageometria Megoldások

A síkbeli Statika egyensúlyi egyenleteiről

2018/2019. Matematika 10.K

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

Összeállította: dr. Leitold Adrien egyetemi docens

Síkgeometria 12. évfolyam. Szögek, szögpárok és fajtáik

Megoldások. Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

1. ábra. 24B-19 feladat

(d) a = 5; c b = 16 3 (e) b = 13; c b = 12 (f) c a = 2; c b = 5. Számítsuk ki minden esteben a háromszög kerületét és területét.

I. A négyzetgyökvonás

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) Megoldások

3. Az alábbi adatsor egy rugó hosszát ábrázolja a rá ható húzóerő függvényében:

Vektorok és koordinátageometria

FIZIKA MECHANIKA MŰSZAKI MECHANIKA STATIKA DINAMIKA BEVEZETÉS A STATIKA HELYE A TUDOMÁNYBAN

Elemi matematika szakkör

Mozgatható térlefedő szerkezetek

A ferde tartó megoszló terheléseiről

Miért van az, hogy a legtöbben. a szöveges feladatokkal nem boldogulnak? Részletek a szövegértést fejleszt, kidolgozott feladatlapokból

Tömegpontok mozgása egyenes mentén, hajítások

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

Szögfüggvények értékei megoldás

Tamás Ferenc: Nevezetes szögek szögfüggvényei

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉPSZINT Függvények

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

ÍRÁSBELI FELADAT MEGOLDÁSA

MATEMATIKA PRÓBAÉRETTSÉGI 2013 I. rész

Oktatási Hivatal. A döntő feladatai. 1. Feladat Egy kifejezést a következő képlettel definiálunk: ahol [ 2008;2008]

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) Trigonometria II.

Oktatási Hivatal. A döntő feladatainak megoldása. 1. Feladat Egy kifejezést a következő képlettel definiálunk: ahol [ 2008;2008]

Skaláris szorzat: a b cos, ahol α a két vektor által bezárt szög.

Egy háromlábú állvány feladata. 1. ábra forrása:

A magától becsukódó ajtó működéséről

Koordináta-geometria II.

Geometriai feladatok, 9. évfolyam

1.Háromszög szerkesztése három oldalból

TRIGONOMETRIA ISMÉTLÉS DERÉKSZÖGŰ HÁROMSZÖG ÉS A HEGYESSZÖGEK SZÖGFÜGGVÉNYEI

Mechanika Kinematika. - Kinematikára: a testek mozgását tanulmányozza anélkül, hogy figyelembe venné a kiváltó

8. feladatsor. Kisérettségi feladatsorok matematikából. 8. feladatsor. I. rész

VII.10. TORNYOSULÓ PROBLÉMÁK. A feladatsor jellemzői

Feladatok MATEMATIKÁBÓL II.

M/D/13. Szorozzuk meg az egyenlet mindkét oldalát a közös nevezővel, 12-vel; így a következő egyenlethez jutunk: = 24

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

EÖTVÖS LORÁND SZAKKÖZÉP- ÉS SZAKISKOLA TANÍTÁST SEGÍTŐ OKTATÁSI ANYAGOK MÉRÉS TANTÁRGY

Átírás:

ALAPOGALMAK ERŐRENDSZEREK EREDŐJÉNEK MEGHATÁROZÁSA Egy testre általában nem egy erő hat, hanem több. Legalább két erőnek kell hatni a testre, ha az erő- ellenerő alaptétel alapján járunk el. A testek vizsgálatához az erőket összegezni kell, így jellemezhetővé válik a test. Le lehet írni a test mozgását, viselkedését. Az erőrendszerek eredőjének meghatározásához a következő alapfogalmak ismerete szükséges. MEREV TEST: olyan test, mely pontjainak a távolsága terhelés hatására sem változik. A statikában a testeket merev testeknek tekintjük. RUGALMAS TEST: olyan test, mely pontjaink a távolsága terhelés hatására megváltozik. Ilyen testeknek tekintjük a szerkezeteke a szilárdságtanban. TESTMODELL: a testmodellen egy szerkezet lényeges tulajdonságait kiemeljük a többit, a vizsgálat szempontjából nem fontos tulajdonságot elhanyagoljuk. ANYAGI PONT: Az anyagi pont egy tömeggel rendelkező kiterjedés nélküli testmodell. Ezt a modellt abban az esetben alkalmazzuk, ha a test kiterjedése nem fontos, például egy kötél vizsgálata a ráfüggesztett tömeggel. Itt a felfüggesztett tömeg kiterjedése másodlagos, ezért a kötél végén egy anyagi pontot helyezünk el, akkora tömeggel, mint amekkora tömeggel a test rendelkezik. RÚD: A rúd modellt olyan testeknél szoktuk alkalmazni, melyeknek egyik mérete (hoszsza) lényegesen nagyobb, mint a másik (keresztmetszet). Egy híd például statikai vizsgálat során rudakból épül fel. A statikai rudak megtámasztásra szolgálnak. Az erőrendszerek eredőjének meghatározáskor célszerű felvenni egy koordinátarendszert. A koordinátarendszer segítségével meg lehet egységesen és egyértelműen állapítani a pozitív és negatív irányokat. KÖZÖS HATÁSVONALON ELHELYEZKEDŐ ERŐK EREDŐJE A közös hatásvonalon elhelyezkedő erők értelme és nagysága különböző lehet. Az alábbi példában összesen 5 erő hat egy csapra. Meg kell határozni, hogy az 5 erő közös hatásként, milyen irányú erő fog hatni rá. Az erők nagysága: 1 = 200 N 2 = 600 N 3 = 500 N 4 = 400 N 5 = 250 N

Megoldás szerkesztéssel: A feladatot szerkesztéssel megoldva fel kell venni egy erőléptéket. Itt azt kell megadni, hogy ábrán 1 cm-nyi távolság hány kn-nak felel meg. Célszerű olyan értéket választani, hogy az erővektorok hossza egész szám legyen. Miután az erőléptéket kiválasztottuk meghatározzuk, hogy az erővektoroknak milyen hosszúságú szakasz fog megfelelni. Ezután megrajzolunk egy viszonyítási vonalat, amitől felmérjük az első erőt, majd párhuzamosan eltolva felrajzoljuk ez erőket egymás végpontjába. Az utolsó erő végpontja és a viszonyítási vonal közötti távolságban fog elhelyezkedni az eredő erő. Ezt a távolságot lemérve és a lépték alapján visszaszámolva megkapjuk ez eredő nagyságát! Megoldás számítással: A számításhoz ki kell jelölni az irányokat. Ehhez egy koordináta rendszert kell felvenni a szerkezetre. Y X A felvett koordináta rendszer alapján meghatározható, hogy melyik erő hat pozitív és melyik erő hat negatív iránya: Pozitív erők: 1= 200 N 2= 600 N Negatív irányba mutató erők: 3= - 500 N 5= - 250 N 4= 400 N Az erők összegét számítással úgy lehet meghatározni, hogy előjelhelyesen összeadjuk azokat. Ez az összefüggés képlettel kifejezve a következő ábrán látható:... R 1 2 n Ebbe az összefüggésbe behelyettesítve az előbb meghatározott erőket: R 1 2 3 4 5 200 600 ( 500) 400 ( 250) A zárójeleket felbontva és az összeadásokat elvégezve a következő eredményt kapjuk: R 200 600 500 400 250 450N

KÖZÖS PONTBAN METSZŐDŐ ERŐRENDSZER EREDŐJE Ilyen feladat a gyakorlatban nagyon sokszor fordul elő. Ilyen példa egy cölöp, amire ki van kötve négy hajó. A négy hajó a kikötőben három irányba húzza a cölöpöt. Ha a cölöpöt egy anyagi pontnak tekintjük, akkor a négy erő erre a pontra hat, és az erők hatásvonalának a metszéspontja a cölöp középpontja. Az erők nagysága és a vízszintessel bezárt szögük: 1 = 60kN 2 = 35kN 3 = 60kN 4 = 66kN α1 = 45 o α2 = 117 o α3 = 260 o α 4 = 335 o Megoldás szerkesztéssel: A szerkesztéses megoldásnál célszerű a felfűzéses módszert választani, aminek a megoldása a következő ábrán látható: A megoldás során az első erőt megrajzoljuk léptékhelyesen, majd a következő erőt felrajzoljuk az előző erő végpontjába. A negyedik erő felrajzolása után az első erő kezdőés az utolsó erő végpontját összekötve kapjuk meg az eredő erő hosszát és irányát. Az erőlépték alapján az eredő hosszából meghatározható annak nagysága. Megoldás számítással: Korábbi tanulmányainkban foglalkoztunk már erő felbontásával vízszintes és függőleges irányra. A felbontás előtt ki kell jelölni az x és y irányokat. Célszerű a koordináta rendszer origóját az erők közös metszéspontjába felvenni. Ezután a szinusz és koszinusz szögfüggvények összefüggéseit kell használni az erők vízszintes és függőleges erőinek meghatározásakor, mivel az erő nagysága és a vízszintessel bezárt szöge ismert. A számítások eredményei táblázatos formában összefoglalva:

i α [ [kn] ix iy ] cos α sin α [kn] [kn] 60 45 0,7071 0,7071 42,426 42,426 35 117-0,4539 0,8910-15,8865 31,185 60 260-0,1736-0,9848-10,416-59,088 66 335 0,9063-0,4226 59,8158-27,8916 A táblázat ix illetve iy oszlopában lévő értékeket összeadva megkapjuk R erő vízszintes és függőleges irányú összetevőjének nagyságát: 1x 1y 2x 2 y... nx... ny 42,426 ( 15,8865) (10,416) 59,8158 75,93kN 42,426 31,185 ( 59,088) ( 27,8916) 13,37kN Korábbi tanulmányaink során már meghatároztuk azt, hogy egy erő a vízszintes és függőleges irányú összetevőivel derékszögű háromszöget alkot, ahol az erő nagysága az átfogó, a vízszintes és függőleges irányú komponensek pedig a befogók. Mivel itt ismert az eredő erő két öszszetevője, ezért a nagyságát Pitagorasz tétel segítségével meg lehet határozni: R 2 2 2 2 2 2 R 75,93 ( 13,37) 77, 09 kn Az utolsó lépésben az eredő erő vízszintessel bezárt szögét kell meghatározni, mivel a nagyságát ismerjük már, de az irányát még nem. Ezt az előbb leírt derékszögű háromszögből határozhatjuk meg, tangens szögfüggvény segítségével: tg R tg R R 0 350,014 13,37 0,1761 75,93

PÁRHUZAMOS HATÁSVONALÚ ERŐK EREDŐJE A párhuzamos erők eredőjének meghatározása két adatot kell meghatározni. Egyrészt az eredő erő nagyságát, másrészt az eredő erőnek a helyét. A következő ábrán egy párhuzamos erőkből álló erőrendszer látható. Egy kötélre két testet rögzítünk egymástól l távolságra. A kötelet úgy kell rögzíteni, hogy elbírja a rá akasztott testeket. Ehhez tudnunk kell azt, hogy a két tömeg által keletkezett erő közös hatásaként mekkora erő terheli a kötelet és az hol helyezkedik el a kötél végpontjaitól. A feladatot szerkesztéssel fogjuk megoldani, méghozzá a kötélsokszög módszerrel. A kötélsokszög szerkesztés lépései: 1. Eredő erő megszerkesztése Az eredő erő a két súly összege lesz. Az eredő nagyságának meghatározásához először fel kell venni egy erőléptéket. Ezután az erőket fel kell mérni felfűzéses módszer segítségével egymás után, majd az első erő kezdő- és az utolsó erő végpontját összekötve lemérhetjük az eredő erő nagyságát, a lépték segítségével pedig visszaszámolhatjuk azt kn-ba. 2. Az erők léptékhelyes felrajzolása A két erőt léptékhelyesen felvesszük a megadott távolságra egymástól. ontos, hogy itt már az erők közötti távolságot is arányosan kell jelölni, ezért az erőlépték mellé felveszünk egy hosszléptéket. A két erő távolságát úgy kell léptékezni, hogy a szerkesztés kényelmesen kiférjen. A távolságot kerek értékre kell megválasztani, így könnyebb lesz az arányítás a szerkesztés végén.

3. Pólustávolság felvétele Mechanika tantárgyi segédlet A pólustávolságot az egymás alá felvett két erő mellé veszszük fel egy tetszőleges. A póluspontot lehetőleg úgy vegyük fel, hogy az első és az utolsó kötéloldal megközelítőleg derékszöget zárjon be és a távolság kerek cm legyen! 4. Pólussugarak megszerkesztése A pólussugarakat úgy keletkeznek, hogy a póluspontot öszsze kell kötni az erők kezdő és végpontjával. 5. Kötéloldalak szerkesztése A pólussugarakat el kell tolni a következő szabály szerint: Az I jelű pólussugarat az első erő hatásvonalára kell tolni úgy, hogy elmesse a hatásvonalat. Ahol az I jelű pólussugár elmetszi az első erő hatásvonalát, abból a pontból megrajzoljuk a II jelű pólussugarat úgy, hogy elmesse a második erő hatásvonalát. Abból a pontból, ahol elmetszi a második erő hatásvonalát a második pólussugár, abból a pontból megrajzoljuk a III jelű pólussugarat. Ahol az I jelű pólussugár elmetszi a III jelű pólussugarat ott lesz az eredő erő hatásvonalának egy pontja. Az eredő erő hatásvonala (er) megrajzolható, mivel az párhuzamos az 1 és 2 jelű erővel. Az ábráról lemérve valamelyik erő hatásvonalának és az errel jelölt eredő erő hatásvonalát meghatározható az eredő erő helye. Az eredő erő nagysága G1 és G2 erő nagyságának előjelhelyes összege lesz, ami a kötélsokszögből leolvasható.

A szerkesztési lépések végrehajtása egy ábrán:

GYAKORLÓ ELADATOK Határozza meg az eredő erő nagyságát és irányát a következő ábra és a táblázatban szereplő adatok segítségével! A feladatot szerkesztéssel és számítással oldja meg! Ssz. 1 2 3 4 5 [kn] [kn] [kn] [kn] [kn] 1 0,2 0,6 0,52 0,45 0,3 2 2 6 8 2 1 3 30 25 40 60 53 4 12 45 78 95 22 5 30 38 42 38 75 Határozza meg a következő erők eredőjét, ha ismert az erők nagysága és iránya! A feladatot szerkesztéssel (felfűzéses módszer) és számítással is oldja meg! Ssz. 1 α1 2 α2 3 α3 4 α4 5 α5 [kn] [ ] [kn] [ ] [kn] [ ] [kn] [ ] [kn] [ ] 1 0,2 15 0,6 30 0,52 60 0,45 45 0,3 87 2 2 182 6 190 8 260 2 242 1 205 3 30 30 25 60 40 100 60 105 53 160 4 12 15 45 45 78 60 95 75 22 90 5 30 0 38 90 42 180 38 270 75 360 Határozza meg az eredő erő nagyságát kötélsokszög módszer segítségével! Ssz. l1 l2 l3 G1 G2 [m] [m] [m] [kn] [kn] 1 2 2 2 10 15 2 1 3 1 20 20 3 0,5 3 0,7 15 20 4 2 5 3 22 25 5 1 4 1 32 50