Gerçekte yükler yayılı olup, tekil yük problemlerin çözümünü kolaylaştıran bir idealleştirmedir.

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "Gerçekte yükler yayılı olup, tekil yük problemlerin çözümünü kolaylaştıran bir idealleştirmedir."

Aygül Avni
7 yıl önce
İzleme sayısı:

1 STATIK VE MUKAVEMET 4. Ağırlık Merkezi

2 AĞIRLIK MERKEZİ Gerçekte yükler yayılı olup, tekil yük problemlerin çözümünü kolaylaştıran bir idealleştirmedir. Statikte çok küçük bir alana etki eden birbirlerine paralel yayılı kuvvetlerin toplamı, o alanın merkezinde tek bir tekil kuvvet olarak göz önüne alınabilmektedir. Buna örnek olarak bir cismin ağırlığı verilebilir. Cismin her bir küçük parçasının ağırlığı dünya merkezine doğru yönlenmiş olup, bunlar paralel kuvvetler oluştururlar. Bu yayılı kuvvetlerin toplamı cismin ağırlığıdır. Burada sorun Bu ağırlık kuvveti cismin hangi noktasında etkimektedir? Bu ders kapsamı içined bu sorunun cevabı aranacaktır.

3 Ağırlık Merkezi Bir cisim farklı boyutlarda sonsuz sayıda parçacığın birleşiminden oluşur. Parçacıkların ağırlıklar ir paralel kuvvetler sistemi oluşturacaktır ve belirli bir uygulama noktas ıolan tek bir (eşdeğer) bileşke ile gösterilebilir. Bu noktaya cismin ağırlık merkezi denir. Dünyanın bir cisme uyguladığı yer çekimi kuvvetine o cismin ağırlığı denir. Bu kuvvet, cismin üzerine yayılmış çok sayıda kuvvetin (dw) bir araya gelmesiyle ortaya çıkar ve bunların bileşkesi W ile gösterilir.

4 Ağırlık merkezinin koordinatlarını bulmak için her bir eksene göre moment alınır

5 Ağırlık merkezinin koordinatları Her bir parçacığın koordinatı Bütün parçacıkların toplam ağırlığı Kütle Merkezi: Eğer cisim şekilsiz ise Ağırlık Merkezi

6 Kütle Merkezi Bir cismin ivmeli hareketinde veya dinamik tepki hesabında kütle merkezi kullanılmaktadır. dw=g.dm

7 Geometrik Merkez Hacim Merkezi dm=ρ.dv

8 Geometrik Merkez Alan Merkezi

9 Simetrik cisimlerde simetri eksenlerinin kesiştiği nokta o cismin ağırlık merkezinin yeridir.

10 ydx y da y ya ydx x da x xa el el 2 dx x a y da y ya dx x a x a da x xa el el 2 d r r da y ya d r r da x xa el el sin cos 3 2 da y y dxdy yda ya da x x dxdy xda xa el el Ağırlık Merkezinin İntegralle Bulunması

11 Problem Şekilde gösterilen üçgenin alan merkezinin y koordinatını bulunuz.

12 Bu sonuç herhangi bir üçgen için geçerlidir. y ekseninden olan mesafeyi bulmak isteseydik, y eksenine paralel bir dikdörtgen kullanılırdı. Ve alan merkezinin y eksenine mesafesi, alanın y eksenine göre momenti hesaplanarak bulunur

15 ÖRNEK: şeklin ağırlık merkezini bulunuz I. yol

17 II. yol

19 Geometrik Merkez Çizgi Merkezi Bir çizgi x-y düzleminde ise ve y=f(x) şeklinde bir fonksiyon ile tanımlanırsa Veya

20 Örnek Problem Şekildeki homojen çubuğun ağırlık merkezini bulunuz

22 Örnek problem Şekildeki dairesel segmentin ağırlık merkezini bulunuz

24 Temel geometrik şekillerin alan merkezleri

25 Temel geometrik şekillerin alan merkezleri

27 Belirli Şekil Alanlarının Ağırlık Merkezi

28 Bileşik Alanların Merkezleri Bileşik cisim, dikdörtgen, üçgen, yarım daire seklinde birbirine bağlı basit şekilli cisimlerden oluşur. Böyle bir cisim genellikle parçalara bölünür, bu parçaların her birinin ağırlığı ve ağırlık merkezinin konumu bilinirse, tüm cismin ağırlık merkezini belirlemek için integral işlemine gerek kalmaz. Basit geometrik alanların oluşturduğu kompozit alanların merkezlerinin bulunması için, kompozit alanı oluşturan bileşenlerin merkezleri kullanılır

29 Bileşik Plakalar ve Alanlar

30 Birleşik alan öncelikle kendisini meydana getiren geometrisi bilinen küçük alanlara ayrılır. Her bir alanın ağırlık kuvveti bu alanın ağırlık merkezinde bulunmasından hareketle tüm cismin ağırlık merkezi bulunabilir.

32 Eğer bir alan simetri çizgisi içeriyorsa, alanın ağırlık merkezi bu eksen üzerindedir. Eğer bir alan iki simetri çizgisi içeriyorsa, alanın ağırlık merkezi bu çizgilerin kesişme noktasındadır. Bir alanın ağırlık merkezi ile simetri merkezi aynıdır. Alan içinde seçilen (x,y) koordinatındaki da elemanı için (-x,-y) koordinatında eş alanlı da elemanı varsa bu alan eksen merkezine göre simetriktir denir.

33 Asağıda verilen duzlem alanların geometrik merkezini bulunuz.

34 Pappus-Guldinus Teoremleri I-Düzlemsel bir eğrinin sabit bir eksen etrafında döndürülmesi ile dönel yüzey elde edilir Dönel yüzeyin alanı, eğrinin uzunluğu ile döndürülme sırasında eğrinin ağırlık merkezinin kat ettiği mesafenin çarpımına eşittir A = 2πyL

35 II-Düzlemsel bir alanın sabit bir eksen etrafında döndürülmesi ile dönel hacim elde edilir Dönel yüzeyin hacmi, düzlemsel alan ile döndürülme sırasında alanın ağırlık merkezinin kat ettiği mesafenin çarpımına eşittir V = 2π y A

40 R değeri 30 cm olan kasenin kapasitesini Pappus-Guldinus teoremini kullanarak belirleyiniz.

41 A = 2πyL yl= R / 2, L2 = h2 + R2

42 V = 2π y A

44 çelik ρ = kg m3 çelik ρ m = ρv W = mg Pappus-Guldinus teoremini uygulayarak kesit alanından hacim bulunur Yoğunluk ve yerçekimi ivmesi ile çarparak kütle ve ağırlık bulunur

45 Pappus-Guldinus teoremini uygulayarak kesit alanından hacim bulunur. Yoğunluk ve yerçekimi ivmesi ile çarparak kütle ve ağırlık bulunur.

46 m V W mg kg m mm 10 m 3 mm kg 9.81m s m 60.0 kg W 589 N

47 Kirisler Üzerindeki Yayılı Yukler W L 0 OP W wdx L xdw OPA xda xa 0 da A Yayılı bir yuk birim uzunluğa etki eden bir yuk, w (N/m), cizilerek gosterilir. Toplam yuk (bileske) yuk eğrisinin altındaki alana esittir Yayılı bir yuk yuk eğrisinin altında kalan alana esit buyuklukte bir noktasal yuk ile değistirilebilir. Noktasal yukun etki cizgisi ise alanın geometrik merkezinden gecer

49 Bir kiriş şekildeki gibi bir yayılı yükün etkisi altındadır. Eşdeğer bileşke kuvveti ve mesnet noktalarındaki tepki kuvvetlerini bulunuz. Çözüm: Bileşke kuvvetin şiddeti, yük eğrisinin altında kalan alana eşittir. Bileşke kuvvetin tesir çizgisi yük eğrisi altında kalan alanın Ağırlık merkezinden geçer. Tepki kuvvetleri kenarlara göre moment dengesinden hesaplanır.

50 Bir kiriş şekildeki gibi bir yayılı yükün etkisi altındadır. Eşdeğer bileşke kuvveti ve mesnet noktalarındaki tepki kuvvetlerini bulunuz

Benzer belgeler

STATIK VE MUKAVEMET 4. Ağırlık Merkezi. Yrd. Doç. Dr. NURHAYAT DEĞİRMENCİ

STATIK VE MUKAVEMET 4. Ağırlık Merkezi Yrd. Doç. Dr. NURHAYAT DEĞİRMENCİ AĞIRLIK MERKEZİ Gerçekte yükler yayılı olup, tekil yük problemlerin çözümünü kolaylaştıran bir idealleştirmedir. Statikte çok küçük