1.5. DYNAMIKA OTÁČIVÉHO A SLOŽENÉHO POHYBU TĚLESA

Podobné dokumenty
FYZIKA I. Pohybová rovnice. Prof. RNDr. Vilém Mádr, CSc. Prof. Ing. Libor Hlaváč, Ph.D. Doc. Ing. Irena Hlaváčová, Ph.D. Mgr. Art.

3.1. Newtonovy zákony jsou základní zákony klasické (Newtonovy) mechaniky

F7 MOMENT SETRVAČNOSTI

Měření momentu setrvačnosti

DYNAMIKA ROTAČNÍ POHYB

BIOMECHANIKA DYNAMIKA NEWTONOVY POHYBOVÉ ZÁKONY, VNITŘNÍ A VNĚJŠÍ SÍLY ČASOVÝ A DRÁHOVÝ ÚČINEK SÍLY

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ PRŮVODCE GB01-P03 MECHANIKA TUHÝCH TĚLES

MECHANIKA TUHÉHO TĚLESA

Dynamika soustav hmotných bodů

Obsah. 2 Moment síly Dvojice sil Rozklad sil 4. 6 Rovnováha 5. 7 Kinetická energie tuhého tělesa 6. 8 Jednoduché stroje 8

Řešení úloh 1. kola 49. ročníku fyzikální olympiády. Kategorie D. Dosazením do rovnice(1) a úpravou dostaneme délku vlaku

1. Stanovení modulu pružnosti v tahu přímou metodou

Hydromechanické procesy Hydrostatika

1 Tuhé těleso a jeho pohyb

MĚŘENÍ MOMENTU SETRVAČNOSTI Z DOBY KYVU

FYZIKA I. Pohyb setrvačníku. Prof. RNDr. Vilém Mádr, CSc. Prof. Ing. Libor Hlaváč, Ph.D. Doc. Ing. Irena Hlaváčová, Ph.D. Mgr. Art.

Těžiště. Fyzikální význam těžiště:

F - Mechanika tuhého tělesa

Elastické deformace těles

Řešení úloh 1. kola 60. ročníku fyzikální olympiády. Kategorie B Autoři úloh: J. Thomas (1, 2, 3, 4, 5, 7), M. Jarešová (6)

FYZIKA I. Rovnoměrný, rovnoměrně zrychlený a nerovnoměrně zrychlený rotační pohyb

Mechanické vlastnosti materiálů.

Řešení úloh celostátního kola 49. ročníku fyzikální olympiády. Autořiúloh:P.Šedivý(1),L.Richterek(2),I.Volf(3)aB.Vybíral(4)

Rovnice rovnováhy: ++ =0 x : =0 y : =0 =0,83

n je algebraický součet všech složek vnějších sil působící ve směru dráhy včetně

Otáčení a posunutí. posunutí (translace) otočení (rotace) všechny body tělesa se pohybují po kružnicích okolo osy otáčení

Pohybová energie pro translační pohyb

Veličiny charakterizující geometrii ploch

Z toho se η využije na zajištění funkcí automobilu a na překonání odporu vzduchu. l 100 km. 2 body b) Hledáme minimum funkce θ = 1.

Úvod. 1 Převody jednotek

a polohovými vektory r k

ELEKTRICKÉ STROJE - POHONY

FYZIKA I. Kyvadlový pohyb. Prof. RNDr. Vilém Mádr, CSc. Prof. Ing. Libor Hlaváč, Ph.D. Doc. Ing. Irena Hlaváčová, Ph.D. Mgr. Art.

Momenty setrvačnosti a deviační momenty

2. Dynamika hmotného bodu

12 DYNAMIKA SOUSTAVY HMOTNÝCH BODŮ

Fyzika - Kvinta, 1. ročník

5. Stanovení tíhového zrychlení reverzním kyvadlem a studium gravitačního pole

(3) Vypočítejte moment setrvačnosti kvádru vzhledem k zadané obecné ose rotace.

TÍHOVÉ ZRYCHLENÍ TEORETICKÝ ÚVOD. 9, m s.

2 i i. = m r, (1) J = r m = r V. m V

Řešení úloh 1. kola 60. ročníku fyzikální olympiády. Kategorie D Autor úloh: J. Jírů. = 30 s.

1141 HYA (Hydraulika)

Průhyb ocelového nosníku. Nezatížený a rovnoměrně zatížený nosník

Linearní teplotní gradient

Obr Zrychlený pohyb vozíku.

Připravil: Roman Pavlačka, Markéta Sekaninová Dynamika, Newtonovy zákony

1 Veličiny charakterizující geometrii ploch

KLASICKÁ MECHANIKA. Předmětem mechaniky matematický popis mechanického pohybu v prostoru a v čase a jeho příčiny.

R2.213 Tíhová síla působící na tělesa je mnohem větší než gravitační síla vzájemného přitahování těles.

JEDNOTKY. E. Thöndel, Ing. Katedra mechaniky a materiálů, FEL ČVUT v Praze. Abstrakt

Modelování kmitavých soustav s jedním stupněm volnosti

Kinematika tuhého tělesa. Pohyb tělesa v rovině a v prostoru, posuvný a rotační pohyb

Odhad změny rotace Země při změně poloměru

Hmotný bod - model (modelové těleso), který je na dané rozlišovací úrovni přiřazen reálnému objektu (součástce, části stroje);

Dynamika vázaných soustav těles

hmotný bod je model tělesa, nemá tvar ani rozměr, ale má hmotnost tuhé těleso nepodléhá deformacím, pevné těleso ano

Fyzikální praktikum 1

7 Mezní stavy použitelnosti

Test jednotky, veličiny, práce, energie, tuhé těleso

PRAKTIKUM I Mechanika a molekulová fyzika

Dynamika rotačního pohybu

Gravitace na vesmírné stanici. odstředivá síla

Dvojné a trojné integrály příklad 3. x 2 y dx dy,

, = , = , = , = Pokud primitivní funkci pro proměnnou nevidíme, pomůžeme si v tuto chvíli jednoduchou substitucí = +2 +1, =2 1 = 1 2 1

Theory Česky (Czech Republic)

1. Změřte momenty setrvačnosti kvádru vzhledem k hlavním osám setrvačnosti.

Moment síly Statická rovnováha

3.9. Energie magnetického pole

Přijímací zkouška na navazující magisterské studium Studijní program Fyzika obor Učitelství fyziky matematiky pro střední školy

I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í

Zavádění inovativních metod a výukových materiálů do přírodovědných předmětů na Gymnáziu v Krnově

Rychlost, zrychlení, tíhové zrychlení

Základy fyziky + opakovaná výuka Fyziky I

Téma: Dynamika - Úvod do stavební dynamiky

Diferenciální geometrie křivek

vsinα usinβ = 0 (1) vcosα + ucosβ = v 0 (2) v u = sinβ , poměr drah 2fg v = v 0 sin 2 = 0,058 5 = 5,85 %

BIOMECHANIKA KINEMATIKA

Pohyby tuhého tělesa Moment síly vzhledem k ose otáčení Skládání a rozkládání sil Dvojice sil, Těžiště, Rovnovážné polohy tělesa

TUHÉ TĚLESO. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Mechanika - 1. ročník

Měření tíhového zrychlení matematickým a reverzním kyvadlem

11. Dynamika Úvod do dynamiky

MOMENT SETRVAČNOSTI. Obecná část Pomocí Newtonova pohybového zákona síly můžeme odvodit pohybovou rovnici pro rotační pohyb:

Sestavení pohybové rovnosti jednoduchého mechanismu pomocí Lagrangeových rovností druhého druhu

FYZIKA. Kapitola 3.: Kinematika. Mgr. Lenka Hejduková Ph.D.

1. Pro rovnoměrný přímočarý pohyb platí: A) t=s/v B) v=st C) s=v/t D) t=v/s 2. Při pohybu rovnoměrném přímočarém je velikost rychlosti:

Statika 2. Vetknuté nosníky. Miroslav Vokáč 2. listopadu ČVUT v Praze, Fakulta architektury. Statika 2. M.

Zadání programu z předmětu Dynamika I pro posluchače kombinovaného studia v Ostravě a Uherském Brodu vyučuje Ing. Zdeněk Poruba, Ph.D.

Dynamika. Dynamis = řecké slovo síla

Řešení: Nejdříve musíme určit sílu, kterou působí kladka proti směru pohybu padajícího vědra a napíná tak lano. Moment síly otáčení kladky je:

Statika soustavy těles v rovině

7. Gravitační pole a pohyb těles v něm

Kinetická teorie ideálního plynu

11 Základy analytické statiky

Sestavení diferenciální a diferenční rovnice. Petr Hušek

10. Energie a její transformace

2. Kinematika bodu a tělesa

I Stabil. Lepený kombinovaný nosník se stojnou z desky z orientovaných plochých třísek - OSB. Navrhování nosníků na účinky zatížení podle ČSN

MOMENT SETRVAČNOSTI 2009 Tomáš BOROVIČKA B.11

s 1 = d t 2 t 1 t 2 = 71 m. (2) t 3 = d v t t 3 = t 1t 2 t 2 t 1 = 446 s. (3) s = v a t 3. d = m.

Transkript:

.5. OTÁČIVÉHO A SLOŽENÉHO POHYBU TĚLESA.5. ZÁKLADNÍ ROVNICE DYNAMIKY PRO ROTAČNÍ POHYB Fz F Z výsednce zrychujících s F m.a n m a t a n r z F Zrychující moment M F. r F. r z z z m.a t r6,5cm ρ r ω,ε r F Setrvačné síy m at M m. a t. m. a n M. D Aambertův prncp Podmínka rovnováhy: M F. r m. a., kde F. r t m.. at F. r z z. m. F. r. J z z M Fz. rz J. zákadní rovnce dynamky pro rotační pohyb, kde J kgm je moment setrvačnost těesa m. - -

.5. MOMENTY SETRVAČNOSTI TĚLES Moment setrvačnost je mírou setrvačných účnků těesa př rotačním pohybu. Tato večna závsí na hmotnostech eementů těesa a na jejch rozožení vzhedem k rotační ose. Setrvačnost hmotných eementů se upatňuje s druhou mocnnou jejch vzdáeností od osy rotace. O r Δm Eementární moment setrvačnost hmotného bodu o eementární hmotnost m (,,..., n ) vzdáeného od osy otáčení r je dán výrazem J m. r Cekový moment setrvačnost těesa k dané ose n n J J m r kg.m Je- moment setrvačnost vztažen k ose procházející těžštěm těesa, označuje se J a nazývá se centráním momentem setrvačnost Nahrazení těesa hmotným bodem V techncké prax často potřebujeme převést (redukovat) hmotnost otáčejícího se těesa s momentem setrvačnost J do jednoho hmotného bodu. Potom musí patt Redukovaná hmotnost J těěes J hmot. bodu Je- předepsána vzdáenost r hmotného bodu od osy otáčení, musí patt J mr.r. J Odtud m r je redukovaná hmotnost. r Takto ze redukovat např. hmotnost setrvačníku do čepu kky, hmotnost navíjecího bubnu na jeho obvod apod. Pooměr setrvačnost Soustředíme- hmotnost těesa do jednoho hmotného bodu, bude jeho vzdáenost j od osy rotace odvozena ze vztahu J m. j O r Δm J j m, kde j m pooměr setrvačnost Setrvačný moment Místo momentu setrvačnost se př výpočtech setrvačníků a rotačních část často používá výraz setrvačný moment - m.d, kde J D j m - -

Přehed momentů setrvačnost zákadních geometrckých těes Tyč k ose procházející koncovým bodem m sn α Momenty setrvačnost (u sožených těes) ze sučovat - -

Pozn. Př výpočtu momentu setrvačnost těes předpokádáme spojtě rozoženou hmotnost. Pak sumace nekonečné řady J ntegrac provádíme přes hmotnost m těesa. Je- těeso homogenní, pak konst. a dv je eement objemu. V n J n m r potom J r dv. Integrac provádíme přes ceý objem těesa přejde na určtý ntegrá, kde Příkad Vypočtěte moment setrvačnost homogenního kruhového váce k jeho rotační ose. Váec má pooměr R a hmotnost m. J r dv, kde dv r. dr V R dm. dv, 4 Potom J r dv r dr R mr, kde m r R Příkad Vypočtěte moment setrvačnost homogenní koue o hmotnost m a pooměru R vzhedem k ose, která prochází jejím středem. Kou s představíme soženou z eementárních desek (vrstev) o pooměru r a toušťce dy. Deska má v souadu s eementární moment setrvačnost dj r dm, kde dm r dy, r R y. Po ntegrac R 8 5 5 dostaneme J R y dy R mr R 4 m R je hmotnost koue. 5, kde - 4 -

MOMENTY SETRVAČNOSTI K OSÁM ROVNOBĚŽNÝM S OSOU PROCHÁZEJÍCÍ TĚŽIŠTĚM Stenerova věta - 5 -

.5. IMPULS MOMENTU A MOMENT HYBNOSTI Točvý moment vnější síy na těeso: M.I, kde t M I. /.t t M. t I. M. t mpus momentu I moment hybnost. Je- počáteční úhová rychost - konečná úhová rychost, pak M. t I. I M. -.mpusová věta: Výsedný t moment vnějších s k bovonému pevnému bodu nebo ose je roven časové změně momentu hybnost soustavy hmotných bodů k témuž bodu nebo ose - 6 -

.5.4. KINETICKÁ ENERGIE ROTUJÍCÍHO TĚLESA Uvažujme bovoné nepravdené těeso rotující konstantní úhovou rychostí koem pevné osy. Pokud s vybereme nějaký mačký kousek těesa o hmotnost m, můžeme určt jeho knetckou energ jako Ek m. v () kde v je obvodová rychost tohoto eementárního hmotného bodu k ose daná vztahem v r. () kde r je komá vzdáenost bodu od osy otáčení. Takovýmto způsobem můžeme vyjádřt knetckou energ všech eem. hmotných bodů, ze kterých je těeso tvořeno a cekovou knetckou energ rotačního pohybu těesa pak získáme jako součet všech eementárních energí energí: E k Ek m. v () Dosadíme- za obvodovou rychost ze vztahu (), dostáváme pro knetckou energ rotačního pohybu těesa výraz: Ek m momentem setrvačnost těesa. r. (4) kde výraz m r I. je I. Ek (5) Moment setrvačnost těesa je ovvněn rozožením hmoty v těese. Pokud je hmota soustředěna bízko u osy otáčení je moment setrvačnost maý, stejně těžké těeso s hmotou rozprostřenou dáe od osy otáčení má moment setrvačnost větší. - 7 -

.5.5 ZMĚNA ROTAČNÍ ENERGIE PRÁCE ZRYCHLUJÍCÍCH SIL Těeso se rovnoměrně otáčí úhovou rychostí koem pevné osy o Účnkem momentu zrychujících s (F, F, F) M = F.r se otáčvý pohyb těesa začne zrychovat. Pootočením o úhe vykoná zrychující moment prác: W = F.s = F.r. = M. W M. Tato práce zvětší počáteční energ těesa z energ těesa otáčení. E k I', kde ' E k I' na pohybovou I moment setrvačnost těesa k ose Práce zrychujícího momentu se pak rovná přírůstku rotační energe těesa: W M. I ' I ' I ' Pro pohyb z kdu, kdy =, patí: W M. I' - 8 -

.5.6 ODSTŘEDIVÁ SÍLA TĚLESA Odstředvá sía těesa řešena podobně jak odstředvá sía hmotného bodu, kdy hmotnost těesa je soustředěna do těžště F c m. a m. r. n T Otáčející se tyč F c m a. n m. rt. m. r. Působštěm odstředvé síy je však těžště trojúheníku díčích odstředvých s T Těeso s osou rovnoběžnou s osou otáčení F m a c. n m. rt. m. r. - 9 -

e e SPŠ a VOŠ KLADNO KRITICKÉ OTÁČKY T Průhyb nosníku př působení odstředvé síy (ze stroj.tab.) y Fc, kde my e F c / / m y e y y ym em T y y m em em y m e m S rostoucí se zvětšuje y. Bíží- se jmenovate nue, roste y nade všechny meze a hrozí porušení hřídee m y max m G g g G g, kde y max je největší průhyb způsobený vastní tíhou hřídee n krt g y max - -

Posuvný pohyb Otáčvý pohyb hmotnost m J moment setrvačnost rychost v úhová rychost zrychení a úhové zrychení dráha s úhe pootočení sía F M točvý moment Zákadní rovnce dynamky F m. a M J. setrvačná sía F s m. a M s J. moment setrvačných s Impuz a hybnost F. t mv v M. t J práce zrychující síy (momentu) = přírůstek knetcké energe W F. s m( v v ) W M. J Výkon P F. v P M..5.7 POHYBOVÁ ENERGIE PŘI OBECNÉM POHYBU Př obecném pohybu se těeso otáčí úhovou rychostí koem okamžté osy otáčení. Užtím Stenerovy věty: r ω ' v E k I '. ( I mr ) I. m. r. E k I m v. Obecný pohyb v tomto případě = rotace úhovou rychostí + posun rychostí v - -