background image

 

1/6 

Lista 3 – rozwi zania 

( rodki ci ko ci, tarcie) 

Zad. 1. 

Podział  elementu  mo na  wykona   wg  trzech  wariantów.  Jako  jednostk   mo na  wybra  

dowoln  jednostk  długo ci. Przyj to milimetr. 

 

Wariant A 

Element mo na podzieli  na 5 prostok tów o wymiarach 10 × 15. 

Elementy numerujemy od lewej. Wszystkie pola s  równe i wynosz : 

2

5

4

3

2

1

mm

150

15

10

=

=

=

=

=

=

A

A

A

A

A

 

mm

5

,

7

mm

25

mm

5

,

22

mm

25

mm

5

,

22

mm

15

mm

5

,

22

mm

5

mm

5

,

7

mm

5

5

5

4

4

3

3

2

2

1

1

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

y

x

y

x

y

x

y

x

y

x

 

cm

0

,

15

5

4

3

2

1

5

5

4

4

3

3

2

2

1

1

=

+

+

+

+

+

+

+

+

=

=

A

A

A

A

A

x

A

x

A

x

A

x

A

x

A

A

x

A

x

i

i

i

s

 

cm

5

,

16

5

4

3

2

1

5

5

4

4

3

3

2

2

1

1

=

+

+

+

+

+

+

+

+

=

=

A

A

A

A

A

y

A

y

A

y

A

y

A

y

A

A

y

A

y

i

i

i

s

 

 

Wariant B 

Element dzielimy na 2 prostok ty o wymiarach 10 × 30 i 1 prostok t o wymiarach 10 × 15. 

Elementy numerujemy od lewej. Pola wynosz  odpowiednio: 

2

2

2

3

1

mm

150

15

10

mm

300

30

10

=

=

=

=

=

A

A

A

 

mm

15

mm

25

mm

5

,

22

mm

15

mm

15

mm

5

3

3

2

2

1

1

=

=

=

=

=

=

y

x

y

x

y

x

 

cm

0

,

15

3

2

1

3

3

2

2

1

1

=

+

+

+

+

=

=

A

A

A

x

A

x

A

x

A

A

x

A

x

i

i

i

s

 

cm

5

,

16

3

2

1

3

3

2

2

1

1

=

+

+

+

+

=

=

A

A

A

y

A

y

A

y

A

A

y

A

y

i

i

i

s

 

 

Wariant C 

Element dzielimy na kwadrat o wymiarach 30 × 30 i prostok t o wymiarach 10 × 15. 

Pola wynosz  odpowiednio: 

2

2

2

1

mm

150

15

10

mm

900

30

30

=

=

=

=

A

A

 

mm

5

,

7

mm

15

mm

15

mm

15

2

2

1

1

=

=

=

=

y

x

y

x

 

background image

 

2/6 

cm

0

,

15

2

1

2

2

1

1

=

=

=

A

A

x

A

x

A

A

x

A

x

i

i

i

s

 

cm

5

,

16

2

1

2

2

1

1

=

=

=

A

A

y

A

y

A

A

y

A

y

i

i

i

s

 

 

Zad. 2. 

Podział elementu mo na wykona  wg dwóch wariantów. 

 

Wariant A 

Element mo na podzieli  na 3 prostok ty o wymiarach (c+a) × a

Elementy numerujemy od lewej. Pola wynosz  odpowiednio: 

a

a

c

A

A

+

=

=

)

(

3

1

 

a

b

A

=

2

 

Pocz tek  układu  współrz dnych  przyjmujemy  w  lewy  dolnym  rogu  (prostok ta, 

obejmuj cego  cały  element).  rodek  ci ko ci  prostok ta  le y  na  przeci ciu  przek tnych, 

zatem 

(

)

a

c

x

+

=

2

1

1

a

b

a

y

2

1

1

+

+

=

 

a

c

x

2

1

2

+

=

b

a

y

2

1

2

+

=

 

(

)

c

a

c

x

+

+

=

2

1

3

a

y

2

1

3

=

 

Współrz dne  rodka ci ko ci 

cm

5

3

2

1

3

3

2

2

1

1

=

+

+

+

+

=

=

A

A

A

x

A

x

A

x

A

A

x

A

x

i

i

i

s

 

cm

5

3

2

1

3

3

2

2

1

1

=

+

+

+

+

=

=

A

A

A

y

A

y

A

y

A

A

y

A

y

i

i

i

s

 

rodek ci ko ci wypada w  rodku symetrii tego elementu. 

 

Wariant B 

Element  mo na  podzieli   na  3  prostok ty,  2  z  nich  o  wymiarach  c × a  i  1  o  wymiarach 

a

 × (a+b+a). 

Elementy numerujemy od lewej. Pola wynosz  odpowiednio: 

a

c

A

A

=

=

3

1

 

)

2

(

2

b

a

a

A

+

=

 

Pocz tek  układu  współrz dnych  przyjmujemy  w  lewy  dolnym  rogu  (prostok ta, 

obejmuj cego  cały  element).  rodek  ci ko ci  prostok ta  le y  na  przeci ciu  przek tnych, 

zatem 

a

x

2

1

1

=

a

b

a

y

2

1

1

+

+

=

 

a

c

x

2

1

2

+

=

(

)

b

a

y

+

= 2

2

1

2

 

c

a

c

x

2

1

3

+

+

=

a

y

2

1

3

=

 

Współrz dne  rodka ci ko ci 

cm

5

3

2

1

3

3

2

2

1

1

=

+

+

+

+

=

=

A

A

A

x

A

x

A

x

A

A

x

A

x

i

i

i

s

 

cm

5

3

2

1

3

3

2

2

1

1

=

+

+

+

+

=

=

A

A

A

y

A

y

A

y

A

A

y

A

y

i

i

i

s

 

rodek ci ko ci wypada w  rodku symetrii tego elementu. 

background image

 

3/6 

Zad. 3. 

Osie wózka b d  równomiernie obci one, gdy siła pochodz ca od masy przedmiotów b dzie 

działa  w połowie rozstawu osi, czyli składowa x  rodka ci ko ci b dzie wypada  w połowie 
wózka 

c

x

s

2

1

=

2

1

2

2

1

1

m

m

x

m

x

m

m

x

m

x

i

i

i

s

+

+

=

=

, jednocze nie 

a

x

2

1

1

=

 i 

b

x

a

x

2

1

2

+

+

=

Po podstawieniach 

(

)

2

1

2

1

2

2

1

1

2

1

m

m

b

x

a

m

a

m

c

+

+

+

+

=

 

i przekształceniach 

mm

120

2

1

2

2

1

2

1

2

2

1

2

1

=

+

+

=

b

m

m

m

a

m

m

m

c

x

 

 

Zad. 4. 

Teoretyczny  rodek ci ko ci pustej palety znajduje si  w punkcie: 

mm

600

2

1

=

m

x

s

 

mm

400

2

1

=

n

y

s

 

Margines bł du poło enia  rodka ci ko ci wypełnionej palety wynosi zatem: 

mm

440

,

mm

360

mm

660

,

mm

540

=

=

s

s

y

x

 

 

a) Przykładowe rozwi zanie to: 

 

dla którego poło enie  rodka ci ko ci 

mm

425

mm

620

=

=

s

s

y

x

 

 

b) Przykładowe rozwi zanie to: 

 

dla którego poło enie  rodka ci ko ci 

mm

380

mm

615

=

=

s

s

y

x

 

 

 

 

 

background image

 

4/6 

Zad. 5. 

Pocz tek układu współrz dnych przyjmujemy w lewy dolnym naro niku naczepy (platformy) 

samochodu.  rodek  ci ko ci  ka dego  z  pojemników  le y  na  przeci ciu  przek tnych 

prostok ta, zatem 

m

450

,

0

m

300

,

1

m

900

,

0

m

700

,

0

m

250

,

0

m

550

,

0

3

3

2

2

1

1

=

=

=

=

=

=

y

x

y

x

y

x

 

 

Współrz dne  rodka ci ko ci 

m

850

,

0

3

2

1

3

3

2

2

1

1

=

+

+

+

+

=

=

m

m

m

x

m

x

m

x

m

m

x

m

x

i

i

i

s

 

m

635

,

0

3

2

1

3

3

2

2

1

1

=

+

+

+

+

=

=

m

m

m

y

m

y

m

y

m

m

y

m

y

i

i

i

s

 

 

Zad. 6. 

Pocz tek  układu  współrz dnych  przyjmujemy  w  lewy  dolnym  naro niku  stołu,  przy  czym 

istotna jest tylko składowa pozioma x.  rodek ci ko ci ka dego z pojemników, jak i stołu, 

le y na przeci ciu przek tnych odpowiedniego prostok ta, zatem 

mm

250

mm

150

mm

75

mm

25

mm

250

4

3

2

1

0

=

=

=

=

=

x

x

x

x

x

 

 

a) Współrz dna pozioma  rodka ci ko ci bez uwzgl dniania stołu wynosi 

mm

5

,

112

3

2

1

3

3

2

2

1

1

=

+

+

+

+

=

=

m

m

m

x

m

x

m

x

m

m

x

m

x

i

i

i

s

 

Punkt  podparcia  wypada  w  rodku  lewej  nogi  (

mm

120

=

p

x

),  czyli  rodek  ci ko ci  le y 

poza obrysem podparcia, dlatego stół si  przewróci. 

 

b) Współrz dna pozioma  rodka ci ko ci z uwzgl dnieniem stołu wynosi 

mm

7

,

122

3

2

1

0

3

3

2

2

1

1

0

0

=

+

+

+

+

+

+

=

=

m

m

m

m

x

m

x

m

x

m

x

m

m

x

m

x

i

i

i

s

 

Punkt  podparcia  wypada  w  rodku  lewej  nogi  (

mm

120

=

p

x

),  czyli  rodek  ci ko ci  le y 

mi dzy podporami i stół si  nie przewróci. 

 

Zad. 7. 

Siła tarcia 

T działa przeciwnie do ruchu, zatem 

Składowe x

0

=

+

x

F

T

 

Składowe y

0

=

+

mg

N

F

y

 

Siła tarcia wynosi: 

N

T

µ

=

, składowe 

α

cos

F

F

x

=

 i 

α

sin

F

F

y

=

Po podstawieniu i przekształceniach  

N

214

sin

cos

=

+

=

α

µ

α

µ

mg

F

 

background image

 

5/6 

 

Zad. 8. 

Na  ciało  działa  skierowana  pionowo  w  dół  siła  grawitacji 

G,  któr   mo na  rozło y   na 

składow  styczn  

G

t

 i normaln  

G

n

. Siła tarcia 

T działa w dół równi, poniewa  przeciwstawia 

si  ruchowi ciała. 
Składowe x (t – styczne, wzdłu  równi): 

0

=

+

F

G

T

t

 

Składowe y (n – normalne, prostopadle do równi): 

0

=

+

N

G

n

 

Siła tarcia wynosi: 

N

T

µ

=

, składowe 

α

cos

mg

G

n

=

 i 

α

sin

mg

G

t

=

Po podstawieniu i przekształceniach  

(

)

N

660

sin

cos

=

+

=

α

α

µ

mg

F

 

 

Zad. 9. 

Na ciało działaj  siły czynne: pozioma 

F

w

 oraz 

F. Siła tarcia T działa przeciwnie do zwrotu 

pr dko ci,  poniewa   przeciwstawia  si   ruchowi  ciała.  Warunki  równowagi  utworz   układ 

równa  

=

=

=

=

0

0

mg

F

N

Y

F

T

F

X

y

x

w

 

Siła tarcia wynosi: 

N

T

µ

=

, składowe 

α

cos

F

F

x

=

 i 

α

sin

F

F

y

=

Po podstawieniu i przekształceniach  

(

)

kg

297

cos

sin

=

+

=

α

α

µ

µ

µ

g

F

g

F

m

w

 

 

Zad. 10. 

Na  ciało  działa  skierowana  pionowo  w  dół  siła  grawitacji 

G,  któr   mo na  rozło y   na 

składow  styczn  

G

t

 i normaln  

G

n

. Dodatkowo na ciało działa pozioma siła 

F, któr  mo na 

rozło y  na składow  normaln  

α

sin

2

g

m

F

n

=

 i styczn  

α

cos

2

g

m

F

t

=

. Siła tarcia 

T działa 

w dół równi, poniewa  przeciwstawia si  ruchowi ciała. 
Składowe x (t – styczne, wzdłu  równi): 

0

=

+

t

t

F

G

T

 

Składowe y (n – normalne, prostopadle do równi): 

0

=

+

N

F

G

n

n

 

Siła tarcia wynosi: 

N

T

µ

=

, składowe 

α

cos

1

g

m

G

n

=

 i 

α

sin

1

g

m

G

t

=

Po podstawieniu i przekształceniach  

kg

398

sin

cos

sin

cos

1

2

=

+

=

α

µ

α

α

α

µ

m

m

 

 

Zad. 11. 

Siła  tarcia 

T  działa  stycznie  do  tarczy  hamulca,  wywołuj c  moment  przeciwny  do  ruchu 

wskazówek zegara. 
Równowaga momentów: 

0

2

1

2

1

2

1

=

+

B

H

H

d

mg

d

T

d

T

 

Siła tarcia wynosi: 

F

T

µ

=

Po podstawieniu i przekształceniach  

N

2040

1

2

1

=

=

H

B

d

d

mg

F

µ

 

 

 

 

 

background image

 

6/6 

Zad. 12. 

Na  transportowane  przedmiot  działa  skierowana  pionowo  w  dół  siła  grawitacji 

G,  któr  

mo na  rozło y   na  składow   styczn  

G

t

  i  normaln  

G

n

.  Siła  tarcia 

T  b dzie  zapobiega  

zsuwaniu si  przedmiotu w dół ta my, zatem 

0

=

t

G

T

 i 

0

=

n

G

N

 

uwzgl dniaj c,  e 

N

T

µ

=

α

cos

mg

G

n

=

 i 

α

sin

mg

G

t

=

, otrzymuje si  

268

,

0

tan

cos

sin

=

=

=

α

α

α

µ

 

 

Zad. 13. 

Warto  siły 

F

d

 dociskaj cej klocki hamulca do koła mo na wyznaczy  z sumy momentów 

dla  d wigni: 

(

)

0

=

k

d

k

d

l

F

l

l

F

.  Siła  tarcia  wynosi: 

d

F

T

µ

=

,  a  odpowiadaj cy  jej 

moment tarcia: 

h

h

d

T

M

2

1

2

=

Po podstawieniu: 

Nm

156

=

=

h

k

k

d

h

d

l

l

l

F

M

µ

 

 

Zad. 14. 

Przy zaci gni tych hamulcach koła  lizgaj  si  po podło u, dlatego wyst puje tarcie  lizgowe. 

Siła F

s

 potrzebna do pokonania siły tarcia wynosi 

N

2940

=

mg

F

s

µ

W przypadku zwolnionego hamulca, koła samochodu tocz  si  po podło u, dlatego 

N

1

,

98

=

mg

f

F

t

t

Siła tarcia  lizgowego jest wi ksza 

30

=

=

t

s

F

F

ψ

 

 

Data: 23.04.2010