Prof.Dr. Mehmet Zor DEU Muh.Fak. Makine Muh. Bölümü

Transkript

1 Prof.Dr. Mehmet Zor DEU Muh.Fak. Makine Muh. Bölümü Ders Kitabı : Engineering Mechanics: Statics, SI Version, 6th Edition, J. L. Meriam, L. G. Kraige, Wiley Yardımcı Kaynak: Mühendislik Mekaniği: Statik, R.C Hibbeler & S.C. Fan, Literatür Yayıncılık Mühendisler için Vektör Mekaniği: Statik, F.P. Beer & E.R. Johnston, Beta Yayıncılık Sınav soru ve cevapları için : Öğretim Üyesinin Web adresi : mehmet.zor@deu.edu.tr

2 1-GİRİŞ MEKANİK RİJİT CİSİMLER MEKANİĞİ ŞEKİL DEĞİŞTİREN CİSİMLER KATI MEKANİĞİ (Mukavemet) AKIŞKANLAR MEKANİĞİ STATİK DİNAMİK Mekanik: Fizik biliminin, cisimlerin dış yükler altındaki davranışlarını inceleyen dalıdır. Rijit Cisim: Kuvvet etkisi ile şeklinde bir değişiklik olmayan teorik cisimdir. Gerçekte katı haldeki tüm cisimlerde (örn: tuğla, top), dış kuvvetler etkisiyle az-çok şekil değişikliği olur. Ancak statik ve dinamik bilimlerinde, gerçek katı cisimler de rijit kabul edilir. Statik: Dış kuvvetlere maruz kalmasına rağmen durağan halde, yani dengede olan cisimlerin davranışlarını inceler. (Örneğin oturduğunuz sıra, koltuk vb.) Statikte genel amaç cisme etki eden dış kuvvetlerin belirlenmesidir. Dinamik: Hareket halindeki katı cisimlerin davranışlarını inceler. Mukavemet: Dış yüklerin etkisine maruz, genelde statik (durağan) halde olan, şekil değiştirebilen katı cisimlerin ve sistemlerin davranışlarını inceler. Dış yükler statikteki denklemlerden hesaplandıktan sonra, bu dış yüklere sistemin dayanıp dayanamayacağını veya dayanması için boyutlarının veya malzemesinin ne olması gerektiği sorularına cevap aranır. Mühendislik açısından bu çok önemli sorulara cevabı ise Mukavemet bilimi verir.

3 Mühendislik Mekaniği Ders İçeriği : Statik ve Mukavemet bilimlerinin temel konularından oluşturulmuştur. Bu dersi alan ve başarılı olan öğrenciler; Denge halindeki katı sistemlerde dış yükleri hesaplayabilecekler, Sistemin bu yüklere dayanıp dayanamayacağını hesaplarla kontrol edebilecekler, Veya bu yüklere sistemin dayanabilmesi için sistemi oluşturan parçaların herbirisinin boyutlarının minimum alması gereken değeri tayin edebilecekler, Veya sistemin bu yüklere dayanabilmesi için malzeme seçimi yapabileceklerdir. Mukavemet kontrolleri iyi yapılmamış bir sandalye Bu bilgi ve beceriler ise öğrencilere mühendislik açısından çok önemli kazanımlar sağlayacaktır. Yeni tasarlanan sistemleri, üretilmeden önce optimum seviyede tasarlayabilecek bir bilgi birikimine ulaşabileceklerdir.

4 Mukavemet hesapları iyi yapılmış bir kapı uygulaması Doğadaki mükemmel tasarımlardan bir örnek (Ağaçkakan)

5 STATİK Statikte genel amacımız: Dış yüklerin etkisinde olup durağan haldeki (dengedeki) katı cisim veya sistemlerde, tüm dış kuvvetlerin ve bağlantı noktalarındaki tepki kuvvetlerinin hesaplanarak belirlenmesidir. Konular: Denge ve Kuvvet Analizi kapsamında incelenecek olan konular: S1- Vektörler ve vektörel işlemler S2- Denge halindeki sistemlerde kuvvetlerin analizi (hesaplanması) S2.1-) 2 boyutlu denge problemleri S2.2-) 3 boyutlu denge problemleri S3- Düzlem Kafes sistemler S4- Çerçeve Sistemler ve Basit Makinalar Diğer Bağımsız Konular: Mukavemet Hesaplamalarına yardımcı olacak, geometrik bazı kavramlar ve hesaplama yöntemleri de statik dersinin kapsamında gösterilmektedir. Bunlar: S5-Ağırlık Merkezi hesabı S6- Alan Atalet Momenti hesaplamaları Statik dengede bir sistem

6 STATİK Temel Kavramlar Rijit cisim mekaniğinde sürekli olarak karşılaşılan kavramlar; uzunluk, zaman, kütle ve kuvvettir. Kütle: Bünyenin lineer ivmelenmeye gösterdiği dirençtir. Kuvvet: Şiddet, doğrultu ve uygulama noktası ile karakterize edilen ve bir cismin diğerine uyguladığı itme veya çekme olarak tanımlanabilir. Kuvvet, uzunluk gibi vektörel bir büyüklüktür. Zaman ve kütle ise skaler büyüklüklerdir. Mekanikte teorinin anlaşılmasını kolaylaştırmak için modellerden ve idealleştirmelerden yararlanılır. Parçacık: Kütlesi vardır fakat boyutları ihmal edilebilir. Rijit Cisim: Çok büyük kuvvetler altında bile boyutlarının değişmediği kabul edilir. d mesafesi değişmez.

7 Newton Kanunları 1. Kanun: Başlangıçta durağan halde olan ve sabit hızla bir doğru boyunca hareket eden bir parçacık, dengelenmemiş bir kuvvet etki etmedikçe bu durumunu korur. 2. Kanun: Bir parçacığın ivmesi, üzerine etki eden eşdeğer kuvvetle doğru orantılı ve kuvvet doğrultusundadır. F=ma 3. Kanun: İki parçacık arasındaki etki ve tepki kuvvetleri eşit, ters işaretli ve aynı doğrultudadır.

8 Birim Sistemleri Birim SI Kütle Uzunluk Zaman Kuvvet kilogram (kg) metre (m) saniye (s) Newton (N) 1 N, 1 kilogramlık kütleyi 1 m/s 2 ivmelendiren kuvvet değeridir.