background image

 

 

 

background image

 

 

Wydano za zgodą Rektora 

Materiały pomocnicze do zajęć z przedmiotów  
„mechanika techniczna” i „mechanika ogólna”  

dla studentów kierunków:  

zarządzanie i inŜynieria produkcji, transport 

 

nierecenzowane 

 

W procesie wydawniczym pominięto  

etap opracowania językowego.  

Wersja elektroniczna materiałów  

została przygotowana przez Autorów. 

 
 

 

mechanika ogólna 

statyka 

kinematyka 

 dynamika 

 
 
 

Wszelkie prawa zastrzeŜone.  

ś

aden fragment publikacji nie moŜe być powielany  

w jakiejkolwiek formie. 

 

 
 
 
 

ISBN 978-83-7199-854-6 

 

Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej 

al. Powstańców Warszawy 12, 35-959 Rzeszów 

 
 

e-mail: oficyna1@prz.rzeszow.pl 

 

 

 

 

background image

 

 

 

 

 

SPIS TREŚCI

 

 

STATYKA 

Zadanie nr 1  ......................................................................................................................  

Zadanie nr 2  ......................................................................................................................  

Zadanie nr 3  ......................................................................................................................  

13 

Zadanie nr 4  ......................................................................................................................  

17 

Prawa tarcia 

Zadanie nr 5  ......................................................................................................................  

22 

 
KINEMATYKA 

Zadanie nr 6  ......................................................................................................................  

26 

Zadanie nr 7  ......................................................................................................................  

29 

Zadanie nr 8  ......................................................................................................................  

33 

 
DYNAMIKA 

Zadanie nr 9  ......................................................................................................................  

38 

Zadanie nr 10  ....................................................................................................................  

40 

Zadanie nr 11  ....................................................................................................................  

43 

Zadanie nr 12  ....................................................................................................................  

45 

 

 

 

 

 

 

background image

 

 

 

 

 

 

 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

 

 

STATYKA 

Zadanie nr 1 

Wyznacz reakcje wi

ę

zów nało

Ŝ

onych na belk

ę

 

 

 

Dane: l [m]; 

α

 [rad]; F [N].  

Belka podparta w punkcie A współpracuje przegubowo z brył

ą

 2 w punkcie B. 

 

Rozwi

ą

zanie graficzne: 

Z danych wynika, 

Ŝ

e brył

ę

 nr 2 mo

Ŝ

na potraktowa

ć

 jako pr

ę

t lub ci

ę

gno. 

W pierwszym kroku przyjmuje si

ę

 układ odniesienia. Mamy do czynienia z układem 

sił  na  płaszczy

ź

nie.  Na  belk

ę

  działa  3  siły  (reakcja  podpory  stałej  w  punkcie  A, 

reakcja  pr

ę

ta  w  punkcie  B  i  siła  zewn

ę

trzna 



).  Układ  b

ę

dzie  w  równowadze,  gdy 

b

ę

dzie spełniał twierdzenie o trzech siłach. Szukamy punktu zbie

Ŝ

no

ś

ci. 

 

 

 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

 

Poniewa

Ŝ

 linie działania siły 



 i reakcji pr

ę

ta 2 







 przecinaj

ą

 si

ę

 w punkcie K, to aby 

otrzyma

ć

  układ  sił  zbie

Ŝ

nych  linia  działania  reakcji  podpory  w  punkcie  A 







  musi 

przecina

ć

 punkt K. 

Siły musz

ą

 tworzy

ć

 trójk

ą

t zamkni

ę

ty. Z warunku tego otrzymuje si

ę

 zwroty reakcji w 

punktach A i B (patrz rozwi

ą

zanie graficzne). 

 

 

 

W  przypadku  wykonania  rozwi

ą

zania  graficznego  w  odpowiedniej  skali,  z  pomiaru 

długo

ś

ci wektorów sił 







 i 







 otrzymuje si

ę

 warto

ś

ci tych

Ŝ

e reakcji (po uwzgl

ę

dnieniu 

współczynnika skali). 

 

Rozwi

ą

zanie analityczne: 

W  tym  zadaniu  do  rozwa

Ŝ

enia  jest  równowaga  statyczna  belki  1,  równowaga 

statyczna pr

ę

ta 2 współpracuj

ą

cego dodatkowo z podpor

ą

 stał

ą

 w punkcie C. 

Z  poprzednich  rozwa

Ŝ

a

ń

  wiadomo, 

Ŝ

e  układ  sił  działaj

ą

cych  na  belk

ę

  1  tworzy 

zbie

Ŝ

ny układ sił

Po  uwolnieniu  od  wi

ę

zów  otrzymuje  si

ę

  belk

ę

  z  układem  sił  zbie

Ŝ

nych  oraz  punkt 

charakterystyczny C, na który działa reakcja pr

ę

ta 2 







 oraz reakcje podpory







 i 



 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

 

 

 Punkt C 

 

Wprowadzamy k

ą

β

 (k

ą

t pochylenia reakcji 







 do kierunku poziomego. 

Równania równowagi statycznej układu sił działaj

ą

cych na belk

ę

 1 (dwa równania): 

1) 

 





 



  



  0

 

2) 

 







 



  



    0

 

 

Równanie równowagi pr

ę

ta 2: 

3) 





 





 

 

 

Równania równowagi statycznej punktu C (dwa równania): 

4) 

 





 



 





  0

 

5) 

 









 





  0

 

 

Wyznaczamy warto

ść

 k

ą

ta 

β

 w funkcji danych. Z porównania trójk

ą

tów prostok

ą

tnych 

AKM i BKM b

ę

dzie: 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

 

 

 

!

 

 

 

"!

 

Z powy

Ŝ

szych wielko

ś

ci wynika, 

Ŝ

#  $   3$ 

 

co daje zale

Ŝ

no

ś

ci na k

ą

β

 

 

1

3   → 6*   +,-

1

3 .

 

Z rozwi

ą

zania poszczególnych równa

ń

 b

ę

dzie: 

(1) 





 







 

(2) 





/

 

  0  

 

 

 

Po przekształceniach: 









     

 

Wiadomo, 

Ŝ

      sin 4  *

 

czyli  





 



sin 4  *

 

Po uwzgl

ę

dnieniu (1) b

ę

dzie: 





 



sin 4  *

 

oraz: 

(3)(4) 





 



  → 



 

 

sin 4  *

 

(2)(5) 



 



  → 



 

 

sin 4  *

 

 

 

 

 

 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

 

 

Zadanie nr 2 

Ułó

Ŝ

 równania równowagi statycznej układu, nast

ę

pnie wyznacz reakcje wi

ę

zów 

układu. Podaj charakter pracy pr

ę

tów. 

 

Dane: układ pr

ę

towy opisany na sze

ś

cianie o boku a [m] F

1

, F

2

 [N]. 

 

W  punktach  A  i  B  pr

ę

ty  współpracuj

ą

  przegubowo,  w  pozostałych  punktach  pr

ę

ty 

współpracuj

ą

 z podporami stałymi. 

Przyjmujemy  układ  współrz

ę

dnych.  Uwalniamy  od  wi

ę

zów.  Korzystnie  jest  przyj

ąć

 

taki  sam  charakter  pracy  wszystkich  pr

ę

tów  układu.  Przykładowo  zakładamy, 

Ŝ

wszystkie pr

ę

ty pracuj

ą

 na rozci

ą

ganie. 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

10 

 

 

Otrzymujemy układy sił zbie

Ŝ

nych odpowiednio w punktach A, B, C, D, E. Dla 

ka

Ŝ

dego takiego układu nale

Ŝ

y uło

Ŝ

y

ć

 trzy równania równowagi statycznej. 

Równowaga statyczna punktu A: 

1) 

 





 



 √

2

2 

7

 0

 

2) 

 







 

8

 0

 

3) 

 

9





 

:

 √

2

2 

7

 0

 

 

Równowaga statyczna punktu B: 

4) 

 





 





 √

2

2 

"

 0

 

5) 

 







 

:

 √

2

2 

"

 0

 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

11 

 

6) 

 

9





 



 

;

 0

 

 

Równowaga statyczna punktu C: 

7) 

 





 



 0

 

8) 

 







<

 

:



 0

 

9) 

 

9





 =



 0

 

 

Równowaga statyczna punktu D: 

10) 

 





 

>

 √

2

2 

"



 0

 

11) 

 







>

 

8



 √

2

2 

"



 0

 

12) 

 

9





 =

>

 0

 

 

Równowaga statyczna punktu E: 

13) 

 





 

?

 √

2

2 

7



 0

 

14) 

 







?

 0

 

15) 

 

9





 =

?

 

;



 √

2

2 

7



 0

 

 

Równowaga statyczna pr

ę

tów: 

16) 







 





:



 

:



"



 

"



;



 

;



8



 

8



7



 

7

 

 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

12 

 

W pierwszej kolejno

ś

ci wyznaczamy warto

ś

ci reakcji pr

ę

tów.  

Rozwi

ą

zujemy wi

ę

c równania (1)-(6): 

(3) 



7

 √2

:

- pr

ę

ś

ciskany 

(2) 



8

 0

- pr

ę

t zerowy 

(1) 





 

√:

:



7

→ 



 

:

- pr

ę

t rozci

ą

gany 

(6) 



;

 

:

  - pr

ę

ś

ciskany 

(16)(4) 



"

 √2



→ 

"

 √2 

:

 - pr

ę

ś

ciskany 

(16)(5) 



:

 

√:

:



"

→ 

:

 

:

 - pr

ę

t rozci

ą

gany 

 

W dalszej kolejno

ś

ci wyznaczamy składowe reakcji podpór. Rozwi

ą

zujemy równania 

(7)-(15): 

(7) 





 0

 

(16)(8) 



 

:

 

(9) 

=



 0

 

(16)(10) 



>

 √

2

2 

"

→ 

>

 

:

 

(16)(11) 

>

 

8

 √

2

2 

"

→ 

>

 

:

 

(12) 

=

>

 0

 

(16)(13) 



?

 

√:

:



7

→ 

?

 

:

 - pr

ę

ś

ciskany 

(14) 

?

 0

 

(16)(15) 

=

?

 

;

 √

2

2 

"

→ =

?

 



 

:

 

 

 

 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

13 

 

 

Zadanie nr 3 

Ułó

Ŝ

 równania równowagi statycznej układu, nast

ę

pnie wyznacz warto

ś

ci reakcje 

wi

ę

zów nało

Ŝ

onych na układ.  

 

Dane: 

α

 [rad], 

β

 [rad], l [m], M [Nm], q [N/m], F

1

 [N], F

2

 [N];   

 G

1

 [N], G

2

 [N], G

3

 [N] - ci

ęŜ

ary własne. 

 

Układ składa si

ę

 z trzech ciał. Belka 1 jest podparta w punkcie C podpor

ą

 ruchom

ą

 i 

współpracuje przegubowo z belk

ą

 zakrzywion

ą

 2. Belka 2 jest utwierdzona w punkcie 

A.  Do  przegubu  B  przymocowana  jest  lina,  na  której  zawieszony  jest  bloczek  3. 

Układ sił działaj

ą

cych na belk

ę

 1 i 2 stanowi płaski dowolny układ sił. 

 

Przyjmujemy skald odniesienia i uwalniamy od wi

ę

zów. Obci

ąŜ

enia rozło

Ŝ

one 

zamieniamy na siły skupione. Przyjmuje si

ę

 jednorodny rozkład ci

ęŜ

aru na jednostce 

długo

ś

ci w ka

Ŝ

dej belce. 

 

@



 A$

 

@

:



3

2 A$

 

 

 

 

 

 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

14 

 

Bryła 1: 

 

W przypadku bryły 2 korzystnie jest rozło

Ŝ

y

ć

 ci

ęŜ

ar na dwie składowe zaczepione w 

ś

rodkach długo

ś

ci odcinków prostoliniowych belki. 

Długo

ść

 całkowita belki 2 wynosi 8l. Wprowadzamy wielko

ść

 odzwierciedlaj

ą

c

ą

 

rozkład ci

ęŜ

aru bryły 2 na jednostk

ę

 długo

ś

ci 

B 

C

D

E!

; musi by

ć

 spełniony warunek 

F

:

 F

:



 F

:



 gdzie: 

F

:



 B5$ → F

:





5

8 F

:

 

F

:



 B5$ → F

:





3

8 F

:

 

Bryła 2: 

 

 

 

 

 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

15 

 

 

Bryła 3: 

 

Z uwolnienia od wi

ę

zów liny 3 pojawia si

ę

 reakcja liny 



"

 działaj

ą

ca na przegub B. 

Reakcj

ę

 t

ą

 przykładamy do jednej z brył (nie do obu jednocze

ś

nie), np. do bryły 1. 

Równania równowagi statycznej sił działaj

ą

cych na brył

ę

 1: 

1) 

 





 



  



 0

 

2) 

 







 



  



 F



 @



 

"

 0

 

3) 

 I







 I  F



$ 

3

2 @



$  2



$  2

"

$  0

 

4) 





 











 

 

Równania równowagi statycznej sił działaj

ą

cych na brył

ę

 2: 

5) 

 





 





 



 @

:

 

:

  0

 

6) 

 







 





 



 F

:





 F

:



 

:

  0

 

7) 

 I







 2



$  2F

:



$  I



 4



$  4F

:



$  2@

:

$  4

:

$  3

:

$  0

 

 

Równania równowagi statycznej sił działaj

ą

cych na brył

ę

 3: 

8) 

 







 

"



 F

"

 0

 

 

Równowaga statyczna liny: 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

16 

 

9) 



"

 

"



 

 

Rozwi

ą

zanie równa

ń

(9)(8) 



"

 F

"

 

(3) 





1

2$ /I  F



$ 

3

2 @



$  2F

"

$0

 

(2) 







1

 -F



 @



 

"



.

 

 







1

4 K2F



 @





2I

$ L

 

(1) 





 





 

 





 



4 K2F



 @





2I

$ L

 

(4)(5) 





 



 @

:

 

:



 

 





 



4 K2F



 @





2I

$ L  @

:

 

:



 

(4)(6) 





 



 F

:



 F

:



 

:



 

 



 

I

2$ 

1

2 F





3

4 @



 F

"

 



 F

:

 

:



 

(7) 

I



 2



$  2F

:



$  4



$  4F

:



$  2@

:

$  4

:

$  3

:

$

 

 

I



 2



$ 

5

4 F

:

$  2I  2F



$  3@



$  4F

"

$  2@

:

$  3

:

$

 

 

 

 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

17 

 

 

Zadanie nr 4 

Ułó

Ŝ

 równania równowagi statycznej układu, nast

ę

pnie wyznacz reakcje wi

ę

zów 

układu. 

 

Dane: płyta kwadratowa 1 o boku l [m] pochylona pod katem 

α

 [rad] do płaszczyzny 

xy; M [Nm], G

1

 [N], AD=l [m].  

 

Poniewa

Ŝ

 dany jest tylko ci

ęŜ

ar płyty 1 to brył

ę

 2 traktujemy jako pr

ę

t. 

Wprowadzamy wszystkie siły działaj

ą

ce i uwalniamy od wi

ę

zów. 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

18 

 

 

Płyta 1  punkcie A swobodnie podparta, w punkcie B ło

Ŝ

ysko poprzeczne, w punkcie 

C współpracuje przegubowo z pr

ę

tem 2. 

W celu wyznaczenia rzutów reakcji pr

ę

ta







wprowadza si

ę

 dodatkowe k

ą

ty 

β

 i 

γ

Układ sił działaj

ą

cych na płyt

ę

 1 stanowi przestrzenny dowolny układ sił, w punkcie D 

mamy do czynienia z przestrzennym zbie

Ŝ

nym układem sił. 



M

4  

M

4 

√2

2

 

Równania równowagi statycznej układu sił działaj

ą

cych na płyt

ę

 

1) 

 





 



 



 



B   0

 

2) 

 









 



B   0

 

3) 

 

9





 =



 =



 F



 



B  0

 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

19 

 

4) 

 I





 =



$ 

1

2 F



$  



$B  



$B    √

2

2 I  0

 

5) 

 I









1

2 F



$  



$B    



$B   √

2

2 I  0

 

6) 

 I

9





 



$  √

2

2 I  0

 

 

Równowaga statyczna pr

ę

ta 2: 

7) 





 





 

Równania równowagi statycznej punktu D: 

8) 

 





 

>

 





B   0

 

9) 

 







>

 





B   0

 

10) 

 

9





 =

>

 





B  0

 

 

 

Wyznaczamy wprowadzone k

ą

ty 

β

 i 

γ

 w funkcji danych.  

Pierwszy trójk

ą

t (

ś

ciana dolna prostopadło

ś

cianu) 

 

 

$

$

 

   →   +,4*

 

lub inne podej

ś

cie: 

N



O  P$

:

 $

:



:

  $P1  

:



 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

20 

 

 

$

$√1  

:





1

√1  

:



 

 

$

$√1  

:







√1  

:



 

Drugi trójk

ą

 

B 

$  $

$√1  

:



 

B 

1  

√1  

:



→ B  +, K

1  

√1  

:



L

 

lub inne podej

ś

cie: 

QO  P$

:

41  *

:

 $

:

41  

:

*  $P1  2  

:

  1  

:



 

QO  $√3  2

 

 

B 

$  $

$√3  2



1  

√3  2

 

B 

$√1  

:



$√3  2

 R

1  

:



3  2

 

Reakcje wi

ę

zów: 

(6) 





 √

2

2

I

$ 

 

(5) 





$-B   B  . 

1

2 F



$  √

2

2 I

 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

21 

 

 







F



$  √2I

2$-B   B  .

 

(4) 

=



$ 

1

2 F



$  √

2

2 I  



$-B    B.

 

 

=





1

2 SF



 √

2

$ I 

B    B

$-B   B  . TF



$  √2IUV

 

(3) 

=



 =



 F



 



B

 

 

=





1

2 F





B  

2$-B   B  . TF



$  √2IU 

√2I

2$ 

 

(2) 



 



B 

 

 





B 

2$-B   B  . TF



$  √2IU

 

(1) 





 



 



B 

 

 





  √

2

2

I

$  

B 

2$-B   B  . TF



$  √2IU

 

 

 

 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

22 

 

 

Prawa tarcia 

 

Zadanie nr 5 

 

Wyznacz maksymaln

ą

 warto

ść

 momentu M, jak

ą

 mo

Ŝ

na przyło

Ŝ

y

ć

 do ciała 2, nie 

naruszaj

ą

c równowagi statycznej układu.  

 

Dane: r [m], f [m], 

µ

, G

1

 [N], G

2

 [N], G

3

 [N]. 

Szukane: Mmax 

 

Zakładamy, 

Ŝ

e  ciało  2  wykazuje  tendencj

ę

  toczenia  si

ę

  bez  po

ś

lizgu  po  równi 

pochyłej. 

Przyjmujemy  układ  odniesienia,  wprowadzamy  siły  zewn

ę

trzne  działaj

ą

ce  i 

uwalniamy od wi

ę

zów z uwzgl

ę

dnieniem warunków tarcia. 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

23 

 

 

Przy zało

Ŝ

eniu, 

Ŝ

e działa M=Mmax układ wykazuje tendencj

ę

 poruszania si

ę

 

wszystkich ciał „do góry”. W obszarze współpracy ciała 1 z równi

ą

 pochył

ą

 wyst

ę

puje 

tarcie posuwiste, w obszarze współpracy ciał 1 i 2 wyst

ę

puje tarcie posuwiste, w 

obszarze współpracy ciała 2 z równi

ą

 wyst

ę

puje tarcie toczne, w obszarze 

współpracy liny z ciałem 4 wyst

ę

puje tarcie ci

ę

gna. 

Kolejny etap to formułowanie równa

ń

 równowagi statycznej układu. 

Równania równowagi statycznej ciała 1 układu (na ciało działa trzy siły 

nierównoległe) 

1) 

 





 W



 F





M

3  X



 0

 

2) 

 







 X



 F





M

3  W



 0

 

3) 

W



 YX



  ;  

W



 YX



 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

24 

 

Równania równowagi statycznej ciała 2 układu (na ciało działa płaski dowolny układ 

sił) 

4) 

 





 W

:

 F

:



M

3  

:

 X  0

 

5) 

 







 X

:

 F

:



M

3  W  0

 

6) 

 I







 I  W,  X

:

Z  W

:

,  0

 

7) 

W  W



  ;  

X  X



 

K

ą

t opasania 

[ 

\

7

; zale

Ŝ

no

ść

 Eulera w tym przypadku wynosi: 

8) 



:



 

"



]

^_

 

Równowaga ci

ę

gna: 

9) 



:

 

:



 

 



"

 

"



 

Równowaga ciała 3 (przyjmujemy dodatkow

ą

 o

ś

 u): 

10) 

 

`





 

"

 F

"

 0

 

Wyznaczamy warto

ść

 Mmax: 

(6) 

I  W,  X

:

Z  W

:

,

 

Wiadomo, 

Ŝ



\

"



√"

:

  oraz 



\

"




:

 

Po uwzgl

ę

dnieniu (7) (3) i pomno

Ŝ

eniu równania (2) przez 

µ

 układ równa

ń

 (1) (2) 

przyjmuje posta

ć

YX



 √

3

2 F



 X  0

 

YX





1

2 YF



 Y

:

X  0

 

Z równa

ń

 tych otrzymuje si

ę

F



a√

3  Y

2 b  X41  Y

:

*  0

 

X  √

3  Y

241  Y

:

* F



 

Dalej b

ę

dzie: 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

25 

 

(10) 



"

 F

"

 

(8)(9) 



:

 F

"

]

^

c

d

 

(4) 

W

:

 √

3

2 F

:

 

:

 X

 

 

W

:

 √

3

2 F

:

 F

"

]

^

c

d

 √

3  Y

241  Y

:

* F



 

(7) 

W  Y √

3  Y

241  Y

:

* F



 

(5) 

X

:



1

2 F

:

 W

 

 

X

:



1

2 F

:

 Y √

3  Y

241  Y

:

* F



 

Po podstawieniu do (6) b

ę

dzie: 

 

I  Y √

3  Y

241  Y

:

* F



,  a √

3  Y

241  Y

:

* YF





1

2 F

:

b Z

 a √

3  Y

241  Y

:

* F



 √

3

2 F

:

 F

"

]

^

c

d

b ,

 

Po uporz

ą

dkowaniu otrzymuje si

ę

I

ef

 √

3  Y

241  Y

:

* F



,  Y √

3  Y

241  Y

:

* F



Z 

1

2 F

:

T√3  ZU  F

"

,]

^

c

d

 

 

 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

26 

 

 

KINEMATYKA 

 

Zadanie nr 6 

Dane s

ą

 parametryczne równania ruchu punktu: 

g4*  2

 

h4*  4

:

 2

 

Wyznacz: 

a)  tor ruchu punktu, 

b)  pr

ę

dko

ść

 chwilow

ą

c) współrz

ę

dn

ą

 krzywoliniow

ą

 (drog

ę

), 

d)  przyspieszenie chwilowe, 

e)  promie

ń

 krzywizny. 

Poka

Ŝ

 te wielko

ś

ci graficznie dla chwili czasu t=1[s]. 

 

Ad. a) tor ruchu 

Po podniesieniu do kwadratu pierwszego równania otrzymuje si

ę

g

:

 4

:

 

I po podstawieniu do drugiego równania b

ę

dzie: 

h  4g

:

 2

 

Równanie toru ruchu punktu (krzywa to parabola „skierowana gał

ę

ziami do góry”) 

Wyznaczamy poło

Ŝ

enie pocz

ą

tkowe (t=0[s]) 

g40*  0

;

h40*  2

;  

i40*  i

j

 2

 

 

Ad. b)Pr

ę

dko

ść

 chwilowa 

i̅  l̅gm  n̅hm

 

gm  2

;  

hm  8

 

i  Pgm

:

 hm

:

 

i  P4  64

:

 

lub 

i  2P1  16

:

 

 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

27 

 

Ad. c)Współrz

ę

dna krzywoliniowa (droga) 

4*  o i4p*qp

r

j

 2 o P1  16p

:

qp

r

j

 

Czyli po wykonaniu operacji całkowania b

ę

dzie: 

4* 

1

4 s4

P1  16

:

 ln s4  P1  16

:

u  u

 

Ad. d) Przyspieszenie chwilowe: 

+  l̅gv  n̅hv

 

gv  0

;  

hv  8

 

+  Pgv

:

 hv

:

 

+  8

 

Ad. e) Promie

ń

 krzywizny: 

w 

i

:

+



 

+  +

x

  +





 

+

:

 +

x

:

 +



:

 

+



:

 +

:

 +

x

:

 

+

x



qi

q 

32

√1  16

:

 

+



:

 64 

432*

:

1  16

:

 

+



:



64

1  16

:

 

w 

441  16

:

*

E

√y7r

D

 

w 

1

2 41  16

:

*

z

D

 

 

Dla chwili czasu t=1 [s]: 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

28 

 

 

g41*  2

;  

h41*  2

;  

i41*  i



 2√17

 

41*  





1

4 T4√17  lnT4  √17U U

 

+41*  +



 8

 

+

x



32

√17

 

+





8

√17

 

w





1

2 417*

z

D

 

 

 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

29 

 

 

Zadanie nr 7 

Wyznacz  pr

ę

dko

ść

,  współrz

ę

dn

ą

  krzywoliniow

ą

  (drog

ę

)  oraz  przyspieszenie  punktu 

M mechanizmu. 

 

 

Dane: 

,





2

3 , -|.,

,

:



4

3 , -|.

 

[  ~

 – współrz

ę

dna k

ą

towa 

p=const 

 

Zakładamy współprac

ę

 ciał bez po

ś

lizgu 

Pr

ę

dko

ść

 k

ą

towa ciała 1: 





 [m

 





 ~~

 

Z warunku współpracy bez po

ś

lizgu wynika, 

Ŝ

e: 

>

 i̅

>

4*

 i̅

>

4:*

 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

30 

 

i

>

 i

>

4*

 i

>

4:*

 

 

Ze wzgl

ę

du na ciało 1 b

ę

dzie: 

>

4*

 



€ w̅

>

4*

 

i

>

4*

 



,



 

i

>

4*



2

3 ~,~

 

Ze wzgl

ę

du na ciało 2: 

>

4:*

 

:

€ w̅

>

4:*

 

i

>

4:*

 

:

,

:

 

Z warunku współpracy bez po

ś

lizgu: 





,



 

:

,

:

4

3 ,

:



2

3 ~,~

 



:



1

2 ~~

 

Pr

ę

dko

ść

 punktu M: 



 

:

€ w̅



 

i



 

:

,

:

 

i





2

3 ~,~

 

Współrz

ę

dna krzywoliniowa (droga): 





4*  o i



4p*

r

‚

qp 

2

3 ~, o ~p

r

‚

qp

 





4* 

2

3 ~,  K

1

~ ~pL

j

r

 

Czyli: 





4* 

2

3 ,~

 

Przyspieszenie punktu M: 

+



 +

x

 +



 

+

x

 ƒ̅

:

€ w̅



 

ƒ

:

 m

:

 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

31 

 

ƒ

:

 

1

2 ~

:

~

 

Znak minus wykorzystujemy do ustalenia zwrotu przyspieszenia wzgl

ę

dem pr

ę

dko

ś

ci 

k

ą

towej. 

+

x

 ƒ

:

,

:

 

+

x



2

3 ~

:

,~

 

+



 

:

€ 4

:

€ w̅



*  

:

€ i̅



 

+



 

:

:

,

:

 

+





1

3 ~

:

,

:

~

 

+



:

 +



:

 +

x

:

 

+



 R/

2

3 ~

:

,~0

:

 /

1

3 ~

:

,

:

~0

:

 

+





1

3 ~

:

,P4

:

~  

;

~

 







+

x

+



 







:
"

~

:

,~


"

~

:

,

:

~

 







2~



:

~

 

 

W  dalszej  kolejno

ś

ci  wyznaczamy  pozostałe  parametry  kinematyczne  k

ą

towe  ciał 

oraz przyspieszenie liniowe punktu D mechanizmu: 

 

 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

32 

 

ƒ



 m



 

ƒ



 ~

:

~

 

Znak minus informuje nas o zwrocie przyspieszenia przeciwnym wzgl

ę

dem pr

ę

dko

ś

ci 

k

ą

towej. 

[

:

 o 

:

4p*

r

j

qp 

1

2 ~ o ~p

r

j

qp 

1

2 ~ K

1

~ ~pL

‚

r

 

[

:



1

2 ~

 

Przyspieszenie punktu D ciała 1: 

+

>

4*

 +

>x

4*

 +

>

4*

 

+

>x

4*

 ƒ̅



€ w̅

>

4*

;  

+

>x

4*

 ƒ



,



;

+

>x

4*



:
"

~

:

,~

 

+

>

4*

 



€ i̅

>

;  

+

>

4*

 



:

,



;  

+

>

4*



:
"

~

:

,

:

~

 

+

>

4*

 „s+

>

4*

u

:

 s+

>x

4*

u

:

 

+

>

4*



2

3 ~

:

,P

:

~  

;

~

 

Przyspieszenie punktu D ciała 2: 

+

>

4:*

 +

>x

4:*

 +

>

4:*

 

+

>x

4:*

 ƒ̅

:

€ w̅

>

4:*

;  

+

>x

4:*

 ƒ

:

,

:

;  

+

>x

4:*



:
"

~

:

,~

 

+

>

4:*

 

:

€ i̅

>

;  

+

>

4:*

 

:

:

,

:

;  

+

>

4:*




"

~

:

,

:

~

 

+

>

4:*

 „s+

>

4:*

u

:

 s+

>x

4:*

u

:

 

+

>

4:*



1

3 ~

:

,P4

:

~  

;

~

 

Warunek współpracy bez po

ś

lizgu w odniesieniu do przyspieszenia przyjmuje posta

ć

s+

>

4*

u

x

 s+

>

4:*

u

x

 

+

>x

4*

 +

>x

4:*

oraz

+

>x

4*

 +

>x

4:*

 

 

 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

33 

 

 

Zadanie nr 8 

Wyznacz pr

ę

dko

ść

 i przyspieszenie pkt. D mechanizmu w poło

Ŝ

eniu chwilowym 

pokazanym na rys. 

 

1 – ciało w ruchu obrotowym 

2 – ciało w ruchu płaskim 

3 – ciało w ruchu post

ę

powym 

 

Dane:  

…N  , -|.;  NQ  Q‡; 



 K

,+q

 L ; ƒ



 √

3

3 



:

 

Szukane: 

i

>

+

>

 

 

Zaczynamy od punktu A 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

34 

 

 

Ze wzgl

ę

du na ciało 1: 

i



 



,

 

C

2

 – chwilowy 

ś

rodek obrotu ciała 2 

Geometria układu: 



M

3 

…N

…‡ → …‡  2,

 



M

3 

…‡ → N‡  ,√3

 

(du

Ŝ

y trójk

ą

t) 



M

3 

…‡

…O

:

→ …O

:

 4,

 



M

3 

‡O

:

…O

:

→ ‡O

:

 2,√3

 

NO

:

 …O

:

 …N → NO

:

 3,

 

Ze wzgl

ę

du na ciało 2 

i



 

:

∙ NO

:

→ i



 3

:

,

 

3

:

,  



, → 

:



1

3 



 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

35 

 

Pr

ę

dko

ść

 punktu D: 

i

>

 

:

QO

:

 

NQ  √

3

2 ,

 

QO

:

 P4NO

:

*

:

 4NQ*

:

 

QO

:

 R9,

:



3

4 ,

:

 

QO

:

 √

39

2 ,

 

Š

>



1

3 



√39

2 ,

 

Š

>

 √

39

6 



,

 

Przyspieszenie chwilowe punktu D: 

Zaczynamy od punktu A: 

+



 +

x

 +



 

+

x

 ƒ



,

 

+

x

 √

3

3 



:

,

 

+



 



:

,

 

+



 P4+

x

*

:

 4+



*

:

 

+





2√3

3 



:

,

 

W dalszej kolejno

ś

ci szukamy przyspieszenia k

ą

towego ciała 2. Bierzemy pod uwag

ę

 

drugi punkt ciała 2, o którego ruchu co

ś

 wiemy. Takim punktem jest punkt B (porusza 

si

ę

 ruchem post

ę

powym).  

+



 +



 +



 

+



 +



x

 +





 

+



x

 ƒ

:

∙ N‡ ?

 

+



x

 √3ƒ

:

, ?

 

ƒ

:

?

 

+





 

:

:

∙ N‡

 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

36 

 

+





 /

1

3 



0

:

√3,

 

+





 √

3

9 



:

,

 

Podstawowe równanie  wektorowe przyspieszenia w punkcie B: 

+



 +

x

 +



 +



x

 +





 

Znany jest kierunek przyspieszenia 

+



 i 

+



x

 natomiast nie znane s

ą

 warto

ś

ci tych 

przyspiesze

ń

.  

Pozostałe przyspieszenia s

ą

 znane co do kierunku i warto

ś

ci. Rzutujemy równanie 

wektorowe dla 

+



 na osie układu xy. 

4+



*

 +



 4+



x

 +



*

M

3  4+

x

 +





*

M

6

 

4+



*



 0  4+



x

 +



*

M

3  4+

x

 +





*

M

6

 

W drugim z powy

Ŝ

szych dwóch równa

ń

 wyst

ę

puje jedna niewiadoma. B

ę

dzie wi

ę

c: 

+



x



M

3  +





M

3  4+

x

 +





*

M

6

 

√3ƒ

:

, √

3

2  



:

, √

3

2  a

√3

3 



:

,  √

3

9 



:

,b

 

Po dalszych przekształceniach b

ę

dzie: 

ƒ

:



5√3

27 



:

 

Warto

ść

 przy

ś

pieszenia jest dodatnia, znaczy to, 

Ŝ

e przyj

ę

ty zwrot 

+



x

 jest wła

ś

ciwy i 

przy

ś

pieszenie k

ą

towe 

ƒ

:

 ma przeciwny zwrot do pr

ę

dko

ś

ci k

ą

towej 



:

W dalszej kolejno

ś

ci wyznaczamy przy

ś

pieszenie pkt. D 

Metoda podstawowa, wykorzystujemy punkt A. 

 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

37 

 

+

>

 +



 +

>

 

Podstawowe równanie wektorowe przyspieszenia w punkcie D: 

+

>

 +

x

 +



 +

>

x

 +

>



 

+

>

x

 ƒ

:

NQ

;  

+

>

x



8

E





:

,

 

+

>



 

:

:

NQ

;  

+

>





√"

E





:

,

 

Nie znane jest tylko przyspieszenie w punkcie D. Przewidujemy je jako dwie 

prostopadłe do siebie składowe. Rzutujemy równanie wektorowe dla 

+

>

 na osie 

układu xy: 

4+

>

*

 +

>

 4+

>

x

 +



*

M

3  4+

x

 +

>



*

M

6

 

4+

>

*



 +

>

 4+

>

x

 +



*

M

3  4+

x

 +

>



*

M

6

 

Po podstawieniu b

ę

dzie: 

+

>

 

17

18 



:

,

 

+

>

  √

3

6 



:

,

 

+

>

 „4+

>

*

:

 T+

>

U

:

 

+

>



„417*

:

 T3√3U

:

3√2





:

,

 

 

 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

38 

 

 

DYNAMIKA 

Zadanie nr 9 

Ciało porusza si

ę

 po równi pochyłej o k

ą

cie  pochylenia 

α

. Wyznacz czas potrzebny 

do przebycia drogi s przez ciało. Warunki pocz

ą

tkowe zerowe. 

 

Dane: m [kg], 

α

 [rad], 

µ

 – współczynnik tarcia, G [N] – siła ci

ęŜ

ko

ś

ci, F [N], s [m]. 

Warunki pocz

ą

tkowe zerowe: 

g40*  0, i40*  0

 

 

Przyjmujemy układ odniesienia i wprowadzamy siły działaj

ą

ce. 

F  |

 

 

Formułujemy dynamiczne równania ruchu ciała. Ruch odbywa si

ę

 na kierunku osi x: 

1) 

|gv    F  W

 

2) 

|hv  0  X  F

 

3) 

W  YX

 

W pierwszej kolejno

ś

ci wyznaczamy przyspieszenie ciała z równania (1). 

Wyznaczamy wszystkie nieznane siły w równaniu (1). 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

39 

 

(2) 

X  F

 

(3) 

W  YF

 

(1) 

|gv    F4  Y*

 

czyli b

ę

dzie: 

gv 



|  4  Y*

 

Otrzymali

ś

my równanie ró

Ŝ

niczkowe. Po scałkowaniu b

ę

dzie: 

gm  K



|  4  Y*L   O



 

g 

1

2 K



|  4  Y*L 

:

 O



  O

:

 

gdzie 

O



 i 

O

:

 to stałe całkowania, które wyznaczamy z warunków pocz

ą

tkowych. 

Warunki pocz

ą

tkowe zerowe: 

g40*  0

gm40*  0L →

0  0  O



0  0  0  O

:

L → O



 O



 0

 

i ostatecznie b

ę

dzie: 

g 

1

2 K



|  4  Y*L 

:

 

Ciało po jakim

ś

 czasie 





 przeb

ę

dzie drog

ę

 s czyli: 

g4



*  

 

 

1

2 K



|  4  Y*L 



:

 

Czas przebycia zadanej drogi: 





 R

2

Œ

e

 4  Y*

 

 

 

 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

40 

 

Zadanie nr 10 

Wyznacz odległo

ść

 z w jakiej nale

Ŝ

y ustawi

ć

 chwytak aby punkt materialny o masie 

m, poruszaj

ą

cy si

ę

 zgodnie z zadanymi warunkami ruchu, trafił do chwytaka. 

 

Dane: m [kg], µ, 

α

 [rad], k [N/m] – stała spr

ęŜ

yny, f [m] – ugi

ę

cie statyczne spr

ęŜ

yny, 

H [m], h [m], l [m], g [m/s

2

] – przyspieszenie ziemskie. 

Szukane: z=? 

 

Zadanie rozwi

ąŜ

emy dwuetapowo. W pierwszym etapie opiszemy ruch masy w 

prowadnicy z wykorzystaniem twierdzenia o energii dla punktu materialnego. 

F  |

 

 

Rozpatrujemy dwa poło

Ŝ

enia: 

1 – punkt materialny rozpoczyna ruch, 

2 – punkt materialny opuszcza prowadnic

ę

 z pr

ę

dko

ś

ci

ą

 

:

, któr

ą

 wyznaczymy. 

Twierdzenie o energii: 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

41 

 



:

 



 Ž

<:

 





 0

 - energia kinetyczna w pierwszym poło

Ŝ

eniu 



:




:

|i

:

:

 - energia kinetyczna w drugim poło

Ŝ

eniu 

Ž

<:




:

Z

:

 |  W$

 - praca przej

ś

cia z poło

Ŝ

enia 1 do poło

Ŝ

enia 2 wykonana 

przez sił

ę

 reakcji spr

ęŜ

yny, sił

ę

 ci

ęŜ

ko

ś

ci i sił

ę

 tarcia wynikaj

ą

c

ą

 z ruchu po 

chropowatym odcinku prowadnicy. 

W celu wyznaczenia siły tarcia wprowadzamy dodatkow

ą

 o

ś

 u prostopadł

ą

 do 

chropowatego odcinka toru. Na kierunku osi u punkt materialny si

ę

 nie przemieszcza, 

b

ę

dzie wi

ę

c: 

 

`





 X  F  0

 

W  YX

 

czyli b

ę

dzie: 

W  YF  Y|

 

Po wstawieniu do twierdzenia o energii b

ę

dzie: 

1

2 |i

:

:



1

2 Z

:

 |  Y|$

 

co po przekształceniach mo

Ŝ

na doprowadzi

ć

 do postaci: 

i

:

:





| Z

:

 24  Y$*

 

W kolejnym etapie opisujemy ruch punktu od momentu opuszczenia prowadnicy 

(tzw. rzut uko

ś

ny) w układzie współrz

ę

dnych prostok

ą

tnych xy z wykorzystaniem II 

prawa Newtona. 

 

Warunki pocz

ą

tkowe bierzemy z poprzedniego etapu tzn. 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

42 

 

g40*  ‘; gm40*  i

:

;  h40*  ; hm40*  0

 

Opór o

ś

rodka pomijamy, na mas

ę

 działa tylko siła ci

ęŜ

ko

ś

ci G. 

Dynamiczne równania ruchu punktu w układzie xy przyjmuj

ą

 posta

ć

|gv  0

|hv  |

 

po podzieleniu przez m b

ę

dzie: 

gv  0

hv  

 

Całkujemy powy

Ŝ

sze równania: 

gm  O



hm    Q



 

g  O



  O

:

h  

1

2 

:

 Q



  Q

:

 

gdzie 

O



O

:

Q



Q

:

 to stałe całkowania, które wyznaczamy z warunków 

pocz

ą

tkowych. 

Warunki pocz

ą

tkowe: 

i

:

 O



0  0  Q



     

‘  0  O

:

  0  0  Q

:

 

czyli b

ę

dzie 

O



 i

:

Q



 0 

O

:

 ‘

Q

:

 

 

i równania opisuj

ą

ce zjawisko przyjmuj

ą

 posta

ć

 

g  i

:

  ‘

h  

1

2 

:

 

 

Do wyznaczenia pozostaje jeszcze odległo

ść

 z. 

Po czasie 





 b

ę

dzie 

g4



*  0

 i 

h4



*  #

 

co po wstawieniu do powy

Ŝ

szych równa

ń

 daje zale

Ŝ

no

ś

ci 

0  i

:





 ‘ → ‘  i

:





 

#  

1

2 



:

  → 



:



24  #*



 

czyli b

ę

dzie 

‘  R2 K



| Z

:

 24  Y$*L

4  #*



 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

43 

 

Zadanie nr 11 

Wyznacz reakcje w punkcie A układu. 

 

Dane: r [m], m

1

 [kg], m

2

 [kg], 

ε

1

 [rad/s

2

 

Zało

Ŝ

enia:  

- lina jest nierozci

ą

gliwa, 

- ciało 2 porusza si

ę

 na kierunku pionowym. 

Przy tych zało

Ŝ

eniach układ posiada 1 stopie

ń

 swobody. Do rozwi

ą

zania zadania 

wykorzystamy twierdzenie o ruchu 

ś

rodka masy układu. 

Wprowadzamy siły działaj

ą

ce i uwalniamy od wi

ę

zów zewn

ę

trznych. 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

44 

 

 

Ze wzgl

ę

du na ruch w płaszczy

ź

nie, b

ę

dzie: 

|



gv



 |

:

gv

:

 g



 

|



hv



 |

:

hv

:

 h



 F



 F

:

 

Ś

rodek masy ciała 1 jest w punkcie A wi

ę

c: 

hv



 0

 

gv



 0

 

Ciało 2 wykonuje ruch pionowy wi

ę

c: 

gv

:

 0

 

oraz 

hv

:

 ƒ



,

 

b

ę

dzie wi

ę

c: 

g



 0

 

h



 F



 F

:

 |

:

ƒ



,

 

 

 

 

 

 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

45 

 

Zadanie nr 12 

Kr

ąŜ

ek hamulca klockowego obraca si

ę

 ze stała pr

ę

dko

ś

ci

ą

 k

ą

tow

ą

 

ω

0

. W pewnym 

momencie rozpoczyna si

ę

 hamowanie kr

ąŜ

ka. Wyznacz czas hamowania.  

 

Dane: m

1

 [kg], m

2

 [kg], R

1

=2r [m], r

1

=r, l[m], 

ω

0

 [rad/s], M [Nm], H [N] – siła hamuj

ą

ca, 

µ, 

β

 [rad] 

 

Ciało 1 jest w ruchu obrotowym, ciało 2 w ruchu post

ę

powym na kierunku pionowym, 

d

ź

wignia 3 pozostaje w równowadze statycznej, układ posiada 1 stopie

ń

 swobody. 

Przyjmujemy układ współrz

ę

dnych i uwalniamy od wi

ę

zów. 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

46 

 

 

 

F



 |





 

F

:

 |

:



 

Rozpoczynamy opis ruchu od momentu rozpocz

ę

cia hamowania. 

Dynamiczne równania ruchu ciała 1: 

1) 

’



[v



 I  

:

,  2W,

 

2) 

|



gv



 0  



 W

 

3) 

|



hv



 0  



 F



 X  

:

 

4) 

W  YX

 

5) 

W  W



;  X  X



 

 

Dynamiczne równania ruchu ciała 2: 

6) 

|

:

hv

:

 F

:

 

:



 

7) 



:

 

:



 

 

Równania równowagi statycznej ciała 3: 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

47 

 

8) 

 





 



 W



   0

 

9) 

 









 X



   0

 

10) 

 I







 X



$  3$  0

 

 

Zale

Ŝ

no

ś

ci kinematyczne: 

11) 

hm

:

 ,[m

:

 

 

hv

:

 ,[v

:

 

 

Moment bezwładno

ś

ci (wzór definicyjny): 

’





1

2 |



,

:

 

W pierwszej kolejno

ś

ci wyznaczamy przyspieszenie k

ą

towe 

[v



. W równaniu (1) 

mamy dwie niewiadome, które wyznaczamy. 

(6)(7) 



:

 F

:

 |

:

hv

:

 

(11) 



:

 F

:

 |

:

,[v



 

(10)(5) 

X  3

 

(4) 

W  3Y

 

(1) 

1

2 |



,

:

[v



 I  4F

:

 |

:

,[v



*,  6Y,

 

 

1

2 4|



 2|

:

*,

:

[v



 I  F

:

,  6Y,

 

 

Przyspieszenie k

ą

towe ciała 1: 

[v





2-I  F

:

,  6Y,.

4|



 2|

:

*,

:

 

Po operacji całkowania b

ę

dzie: 

[m





2-I  F

:

,  6Y,.

4|



 2|

:

*,

:

  O



 

[





-I  F

:

,  6Y,.

4|



 2|

:

*,

:



:

 O



  O

:

 

background image

dr in

Ŝ

. Stanisław Noga 

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa 
Katedra Konstrukcji Maszyn 

 

Materiały pomocnicze z przedmiotów: Mechanika Techniczna, Mechanika Ogólna 

 

 

48 

 

Warunki pocz

ą

tkowe: 

[



40*  0

 

[m



40*  

j

 



j

 0  O



0  0  O

:

L → O



 

j

O

:

 0

 

Ostatecznie po uwzgl

ę

dnieniu stałych całkowania, b

ę

dzie: 

[





-I  F

:

,  6Y,.

4|



 2|

:

*,

:



:

 

j



 

Wyznaczamy czas hamowania, czyli dla chwili czasu 





, b

ę

dzie 

[m



4



, *  0

, czyli 

0 

2-I  F

:

,  6Y,.

4|



 2|

:

*,

:





 

j

 





 

4|



 2|

:

*,

:

2-I  F

:

,  6Y,. 

j

 

Od momentu rozpocz

ę

cia hamowania kr

ąŜ

ek opó

ź

nia czyli b

ę

dzie 







4|



 2|

:

*,

:

2-6Y,  I  F

:

,. 

j

 

Warunek zatrzymania kr

ąŜ

ka 

I  F

:

,  6Y, “ 0

 

I  F

:

, “ 6Y,

 

Warunek na warto

ść

 siły hamuj

ą

cej: 

 ”

I  F

:

,

6Y,