Két statikai alapfeladatról

Hasonló dokumentumok
A fő - másodrendű nyomatékok meghatározása feltételes szélsőérték - feladatként

Vontatás III. A feladat

Matematika OKTV I. kategória 2017/2018 második forduló szakgimnázium-szakközépiskola

Egy érdekes nyeregtetőről

Egy másik érdekes feladat. A feladat

Rugalmas láncgörbe alapvető összefüggések és tudnivalók I. rész

Egy általánosabb súrlódásos alapfeladat

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

Cikloisgörbék ábrázolása. Az ábrázoló program számára el kell készítenünk az ábrázolandó függvényt. Ehhez tekintsük az 1. ábrát is!

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

MAGYARÁZAT A MATEMATIKA NULLADIK ZÁRTHELYI MINTAFELADATSOR FELADATAIHOZ 2010.

A kardáncsukló tengelyei szögelfordulása közötti összefüggés ábrázolása. Az 1. ábrán mutatjuk be a végeredményt, egy körülfordulásra.

A síkbeli Statika egyensúlyi egyenleteiről

Érdekes geometriai számítások 10.

A magától becsukódó ajtó működéséről

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

A gúla ~ projekthez 2. rész

Aszimmetrikus nyeregtető ~ feladat 2.

az eredő átmegy a közös ponton.

A merőleges axonometria néhány régi - új összefüggéséről

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 ;

Egy érdekes statikai - geometriai feladat

Elemi függvények. Nevezetes függvények. 1. A hatványfüggvény

A ferde tartó megoszló terheléseiről

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

Fa rudak forgatása II.

Síkbeli csuklós rúdnégyszög egyensúlya

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

Kiegészítés a három erő egyensúlyához

A középponti és a kerületi szögek összefüggéséről szaktanároknak

Ellipszis vezérgörbéjű ferde kúp felszínének meghatározásához

Bolyai János Matematikai Társulat. Rátz László Vándorgyűlés Baja

Egy kötélstatikai alapfeladat megoldása másként

A közönséges csavarvonal érintőjének képeiről

Ellipszis átszelése. 1. ábra

A gúla ~ projekthez 1. rész

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

További adalékok a merőleges axonometriához

Teljes függvényvizsgálat példafeladatok

Az elliptikus hengerre írt csavarvonalról

Kidolgozott feladatok a gyökvonás témakörhöz (10.A osztály)

Függvények. 1. Nevezetes függvények A hatványfüggvény

Az egyenes rudak elemi szilárdságtanának egy problémaköréről 1. rész

Egy sík és a koordinátasíkok metszésvonalainak meghatározása

Az egyenes ellipszishenger ferde síkmetszeteiről

Egymásra támaszkodó rudak

Az orthogonális axonometria alapösszefüggéseiről, illetve azok alkalmazásáról

ERŐRENDSZEREK EREDŐJÉNEK MEGHATÁROZÁSA

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

1. MECHANIKA-SZILÁRDSÁGTAN GYAKORLAT (kidolgozta: Szüle Veronika, egy. Ts; Tarnai Gábor mérnöktanár.) Matematikai összefoglaló, kiinduló feladatok

A ferde szabadforgácsolásról, ill. a csúszóforgácsolásról ismét

Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny 2012/2013 Matematika I. kategória (SZAKKÖZÉPISKOLA) Döntő Megoldások

Fénypont a falon Feladat

Az összetett hajlítás képleteiről

A kör és ellipszis csavarmozgása során keletkező felületekről

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

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

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

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

A kötélsúrlódás képletének egy általánosításáról

Y 10. S x. 1. ábra. A rúd keresztmetszete.

Henger és kúp metsződő tengelyekkel

Egy mozgástani feladat

Egy geometriai szélsőérték - feladat

Felső végükön egymásra támaszkodó szarugerendák egyensúlya

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

Egy újabb látószög - feladat

A tűzfalakkal lezárt nyeregtető feladatához

Néhány érdekes függvényről és alkalmazásukról

Statika gyakorló teszt II.

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

A tetők ferde összekötési feladatainak megoldása

Matematika szintfelmérő szeptember

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

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI EMELT SZINT Trigonometria

Az Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny tanévi első fordulójának feladatmegoldásai

9. évfolyam Javítóvizsga felkészülést segítő feladatok

1. MECHANIKA-SZILÁRDSÁGTAN GYAKORLAT (kidolgozta: Szüle Veronika, egy. Ts; Tarnai Gábor mérnöktanár.) Matematikai összefoglaló, kiinduló feladatok

Chasles tételéről. Előkészítés

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

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

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

A csúszóvágásról, ill. - forgácsolásról

2018/2019. Matematika 10.K

A Cassini - görbékről

XXIV. NEMZETKÖZI MAGYAR MATEMATIKAVERSENY Szabadka, április 8-12.

A csavarvonal axonometrikus képéről

Trigonometria Megoldások. 1) Igazolja, hogy ha egy háromszög szögeire érvényes az alábbi összefüggés: sin : sin = cos + : cos +, ( ) ( )

Egy kinematikai feladat

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

Kerék gördüléséről. A feladat

Függőleges koncentrált erőkkel csuklóin terhelt csuklós rúdlánc számításához

1. MÁSODRENDŰ NYOMATÉK

Inverz függvények Inverz függvények / 26

Statika gyakorló teszt I.

Ellipszis perspektivikus képe 2. rész

Sokszínû matematika 12. A KITÛZÖTT FELADATOK EREDMÉNYE

Mechanika. II. előadás március 4. Mechanika II. előadás március 4. 1 / 31

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

EXPONENCIÁLIS EGYENLETEK

Átírás:

Két statikai alapfeladatról evezetés z alábbiakban két gakori és fontos síkbeli statikai alapfeladatot veszünk alaposabban szemügre kicsit másként két feladat: 1 Közös támadáspontú két erő eredőjének meghatározása számítással; 2 Eg erő felbontása két adott hatásvonalú összetevőre számítással ár a részletszámítások kicsit hosszadalmasnak tűnhetnek, az érdektelennek nem mondható eredmének miatt fontosnak tartjuk, hog a statikai tanulmánokat is foltató Olvasó találkozzon és foglalkozzon e kérdésekkel, illetve a megszokottól eltérő, az ittenihez hasonló téma - megközelítéssel kifejtés során csak elemi matematikát alkalmazunk, íg a számítások viszonlag egszerűek, továbbá eredméneink minden érdeklődő középiskolai tanuló számára érthetőek lehetnek Tárgalás 1 alapfeladat : Eredő meghatározása Tekintsük az 1 ábrát is! dott:, α ;, α Keresett:, α

2 Fenti jelölésekhez: 0, 0, 0; i 0, ahol i:,, Szavakkal: ~,, : a megfelelő vektorok ( iránított szakaszok ) hossza; ~ : iránszögek i z 1 ábra a Statika I aiómájának megfelelő alaphelzetet szemlélteti Először: határozzuk meg - et! z ábra szerint fennáll, hog: ( 1 ) ( 2 ) cos ; sin ; ( 3 / a, b ) cos ; sin ; ( 4 / a, b ) cos ; sin ; ( 5 / a, b ) most ( 1 ), ( 3 ), ( 4 ), ( 5 ) - tel: cos cos ; ( 6 ) majd ( 2 ), ( 3 ), ( 4 ), ( 5 ) - tel: sin sin ; ( 7 ) hozzávéve ezekhez az 2 ( 8 ) összefüggést is, ( 6 ), ( 7 ) és ( 8 ) a következőt adja: 2 cos cos sin sin 2 2 cos 2cos cos cos sin 2 sin sin sin cos sin 2 cos cos sin sin cos sin 2 cos

3 Itt felhasználtuk az ismert cos sin 1; cos cos sin sin cos cos trigonometriai azonosságokat z eredmén: 2 2 cos, ( 9 ) majd ebből 2 cos ( 10 ) Másodszor: határozzuk meg α - et! Ismét az 1 ábrából: tg ; ( 11 ) majd ( 6 ), ( 7 ) és ( 11 ) - gel: sin sin tg cos cos ( 12 ) Ebből α - et a következő lépésekkel határozzuk meg ld [ 1 ] a) Meghatározzuk azt az α* pozitív hegesszöget, melre nézve sin sin tg * * arctg ( 13 ) cos cos Ilen α* mindig eg és csak eg van b) Tudjuk ( 5 / a, b ) - ből, hog cos ; sin ; minthog pozitív, ezért cos és sin előjele megegezik és előjelével z előjel meghatározásánál a következő esetek lehetségesek: I: cos 0 ; sin 0 0 90 ; II: cos 0 ; sin 0 90 180 ; III: cos 0 ; sin 0 180 270 ; ( 14 ) IV: cos 0 ; sin 0 270 360 ( 14 ) - ben az első sor az I síknegedet, a második sor a II síknegedet, stb jelenti

4 helzet áttekintését a 2 ábra könníti meg c) Fenti előkészítés után α ívmértékben kifejezett értékei az alábbiak: I: *; II: *; III: *; IV: 2 * ( 15 ) d) fokban kifejezett szögérték: 180 ( 16 ) Megjegzések: M1 ( 10 ) összefüggés helességét lássa be az Olvasó a koszinusz - tétel közvetlen alkalmazásával is! M2 z ( 1 ) és ( 2 ) képletek a Statika vetületi tételét fogalmazzák meg

5 M3 ( 15 ) eredmének belátását segíthetik az alábbiak is Ha 0 tg, (#) I III I akkor 0 * / 2; de mivel tg tg k, (!) ahol k = 1, 2, stb, ezért (#) esetén *; * ; (az * 2 érték gakorlatilag uganoda visz, mint *); hasonlóképpen : ha tg 0, (##) IV akkor / 2 * 0; de mivel kikötöttük, hog az iránszögek nemnegatív értékűek, ezért 2 hozzáadásával "javítunk": * 2 2 *; továbbá (!) miatt : * II IV Látható, hog meg int előálltak a ( 15 ) szerinti eredmének Harmadszor: alkalmazzuk képleteinket az 1 ábra esetére! datok: = 8,246 kn; α = 14,04 ; = 4,717 kn; α = 57,99 ( 10 ) képlettel: 8,246 4,717 28,246 4,717 cos 57,99 14,04 kn; 12,093 kn Most a ( 12 ) képlettel:

6 8,246 sin14,04 4,717sin 57,99 tg 0,5714; 8, 246 cos14,04 4,717cos57,99 innen arctg0,5714 29,75 29,8 Megjegzések: M4 szerkesztés és a számítás eredméneinek összehasonlítása jó egezést ad Fontos, hog ha csak lehetséges, mindig végezzünk ellenőrzést eredméneinkre! M5 Ne felejtsük el, hog zsebszámológépünk DEG üzemmódja esetén az arkusz - tangens függvén értéke átszámítva, rögtön fok mértékegségben adódik! M6 fenti számítás eg igen fontos tanulsága, hog már a két erő legegszerűbb esetében is nehézkes az eredő nagságának számítása, a ( 10 ) koszinusz - tételes képlet - alakkal komolabb eltévedések elkerülése érdekében az eredő iránszö - gének számításához ezért már nem erőltettük az általános háromszögben szokásos szinusz - tételes képlet - alak használatát, hanem az általánosítás felé mutató, a több erő esetében is kénelmesen alkalmazható, a derékszögű háromszöggel dolgozó képlet - fajtát alkalmaztuk Ennek az alapfeladatnak az apropóján átismételhettük az iránszög - meghatározással kapcsolatos főbb tudnivalókat is Most gűjtsük itt össze a haladó képleteinket! ; Pitagorasz - tétel tg, tangens szögfüggvén ahol N F i,; Fi, Fi cos i; i1 Vetületi tétel N F i,; Fi, Fi sin i i1 ( 17 ) Látható, hog a ( 17 ) képletek a derékszögű háromszögben értelmezett Pitagorasz - tételre és a tangens szögfüggvénre épülnek, felhasználva a vetületi tételt is E képleteket azonban már leginkább csak számszerűen alkalmazzuk, az N darab F i erőből álló, közös támadáspontú síkbeli erőrendszer esetén

7 2 alapfeladat: Erő összetevőire bontása Itt is felhasználjuk az 1 ábra szerinti jelöléseket és az előzőkben nert összefüggéseket dott:, α ; α, α Keresett:, Induljunk ki a ( 6 ) és ( 7 ) képletekből! cos cos ; ( 6 ) sin sin ; ( 7 ) Ezek eg két ismeretlenes, elsőfokú egenletrendszert képeznek, az, ismeretlenekre meghatározása: ld [ 2] ~ ( 6 ) sin α ( 7 ) cos α : cos sin cos sin sin cos sin cos sin cos ; ~ rendezés: cos sin sin cos cos sin sin cos sin cos ; ~ felhasználjuk az alábbi azonosságot: sin cos cos sin sin ; ~ egszerűbb alakba írjuk a rendezett egenletet: sin sin cos ; ~ kifejezzük - t: sin cos sin ( 18 ) meghatározása: ~ ( 7 ) cos α ( 6 ) sin α : sin cos sin cos cos sin cos sin cos sin ; ~ rendezés: sin cos cos sin sin cos cos sin cos sin ; ~ felhasználjuk a fenti azonosságot és egszerűbb alakba írjuk a rendezett egenletet: sin cos sin ; ~ kifejezzük - t: cos sin sin ( 19 )

8 ( 18 ), ( 19 ) képletek az ( 5 ) összefüggésekkel már a feladat megoldását adják zonban tanulságos lesz még tovább alakítani ezeket Fejtsük ki ( 18 ) számlálóját, ( 5 ) - tel: SZ 18 sin cos cos sin sin cos cos sin sin cos ; Most alkalmazzuk az alábbi azonosságot: sin cos cos sin sin ; ezzel kapjuk, hog SZ 18 sin, majd ezt ( 18 ) - ba visszatéve: sin sin ( 20 ) Hasonlóan eljárva: SZ 19 cos sin sin cos cos sin sin cos cos sin sin, majd ezt ( 19 ) - be visszatéve: sin sin ( 21 ) Most vezessük be a következő jelöléseket ld az 1 ábrát is! :,, ; ( 22 ) ezekkel ( 20 ) és ( 21 ) íg alakul: sin sin ; sin sin ( 23 ) ( 24 )

9 lkalmazzuk képleteinket a korábbi eredménekből nerhető adatokkal! dott: = 12,093 kn, α = 29,75 ; α = 14,04 ; α = 57,99 Keresett:, Megoldás: ( 20 ) képlettel: sin 12,093 kn 8, 245 kn; sin sin 57,99 14,04 8,245 kn sin 57,99 29,75 ( 21 ) képlettel: sin 12, 093 kn 4, 718 kn; sin sin 57,99 14,04 4,718 kn sin 29, 75 14, 04 Látható, hog az itteni eredmének jól egeznek az első alapfeladat bemenő adataival, ahog azt el is vártuk Megjegzések: M7 Könnű észrevenni, hog a ( 23 ) és ( 24 ) összefüggések a szinusz - tétel közvetlen alkalmazásával nerhető eredmének M8 Felvetődhet a kérdés, hog ha a szinusz - tétellel ilen egszerűen előáll a megoldás, akkor előtte miért kellett annit dolgoznunk? válasz az, hog dolgozatunk tárga éppen az ilen, máshol leginkább elkerült levezetések végigvitele az összefüggések megvilágítása, illetve újabb képletek nerése céljából M9 második alapfeladat szerkesztéssel való megoldásáról nem esett szó, mivel az 1 ábra tanúsága szerint is ez az első alapfeladat megfordításának tekinthető M10 Nem elhanagolható szempont az sem, hog a síkbeli statikai problémák megoldása során alkalmazott eljárások, módszerek némelike kis továbbgondolással jól alkalmazható a térbeli problémák vizsgálatára is Ezek azonban már későbbi azaz felsőfokú tanulmánok tárgát képezik

10 efejezés z előzőekben két közismert, már - már triviálisnak tetsző feladatot oldottunk meg, általában és számszerűen is feladat - választást az indokolta, hog véleménünk szerint túl hamar sütik rá eg problémára a triviális jelzőt Néha úg tűnik, mintha a tankönvek, ill a szakkönvek szerzői restellnének foglalkozni ezekkel a kérdésekkel, hiszen ezeket úgis mindenki kívülről fújja vélhetik ők Tapasztalataink szerint azonban úg fest a dolog, mintha létezne eg lélektani gát, amel a vektorok, mint fizikai menniségek, és az alkalmazásokban előforduló matematikai tennivalók között húzódik Ezen akadál legőzésének biztos módja: ~ a probléma minél több nézőpontból történő megvilágítása, valamint ~ sok feladat számszerű megoldása Ez a dolgozat éppen ezzel foglalkozott, a két legegszerűbb alapfeladat kapcsán Kelt: Sződliget, 2008 február 19 Irodalomjegzék: [ 1 ] Kürschák József: nalízis és analitikus geometria udapest, 1923, Szerző kiadása [ 2 ] Kurt eer: Technische Mechanik für auingenieure S Hirzel Verlag Leipzig, 1954 Galgóczi Gula mérnöktanár