Engineering Mechanics: Statics in SI Units, 12e. Equilibrium of a Particle

Benzer belgeler
Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Noktasal Cismin Dengesi

KUVVETLER VEKTÖRDÜR BU YÜZDEN CEBİRSEL VEKTÖR TEKNİKLERİ KULLANMALIYIZ

Bölüm 3 - Parçacık Dengesi. Spring 2002 Equilibrium of a Particle 1

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Rijit Cisimlerin Dengesi

Rijit Cisimlerin Dengesi

VECTOR MECHANICS FOR ENGINEERS: STATICS

TEMEL MEKANİK 4. Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ali Dayıoğlu Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü

Mühendislik Mekaniği Dinamik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

KONU 3. STATİK DENGE

DİNAMİK - 7. Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ali Dayıoğlu Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi. Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü

Ödev 1. Ödev1: 600N luk kuvveti u ve v eksenlerinde bileşenlerine ayırınız. 600 N

Rijit Cisimlerin Dengesi

Newton un II. yasası. Bir cismin ivmesi, onun üzerine etki eden bileşke kuvvetle doğru orantılı ve kütlesi ile ters orantılıdır.

TEMEL MEKANİK 5. Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ali Dayıoğlu Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü

DİNAMİK Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ali Dayıoğlu Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi. Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü

δ / = P L A E = [+35 kn](0.75 m)(10 ) = mm Sonuç pozitif olduğundan çubuk uzayacak ve A noktası yukarı doğru yer değiştirecektir.

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

1. STATİĞE GİRİŞ 1.1 TANIMLAR MEKANİK RİJİT CİSİMLER MEKANİĞİ ŞEKİL DEĞİŞTİREN CİSİMLER AKIŞKANLAR MEKANİĞİ DİNAMİK STATİK

STATIK VE MUKAVEMET 3. Rijit cisimlerin dengesi, Denge denklemleri, Serbest cisim diyagramı. Yrd. Doç. Dr. NURHAYAT DEĞİRMENCİ

Kafes Sistemler Turesses

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

VECTOR MECHANICS FOR ENGINEERS: STATICS

Fizik 101-Fizik I Hareket Kanunları. Nurdan Demirci Sankır Ofis: 325, Tel:4331 Enerji Araştırmalrı Laboratuarı (YDB- Bodrum Kat) İçerik

Engineering Mechanics: Statics in SI Units, 12e. Force Vectors

Çerçeveler ve Basit Makinalar

3B Kuvvet Momenti. Üç Boyutlu Kuvvet Sistemi

3. KUVVET SİSTEMLERİ

Doç.Dr. Cesim ATAŞ MEKANİK ŞEKİL DEĞİŞTİREN CİSİMLER MEKANİĞİ DİNAMİK

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

3.1 Vektör Tipleri 3.2 Vektörlerin Toplanması. 3.4 Poligon Kuralı 3.5 Bir Vektörün Skaler ile Çarpımı RİJİT CİSİMLER MEKANİĞİ

STATİK. Prof. Dr. Akgün ALSARAN - Öğr. Gör. Fatih ALİBEYOĞLU -8-

Aşağıdaki Web sitesinden dersle ilgili bilgi alınabilir. Ders, uygulama ve ödevlerle ilgili bilgiler yeri geldiğinde yayınlanacaktır.

Kafes Sistemler. Birbirlerine uç noktalarından bağlanmış çubuk elemanların oluşturduğu sistemlerdir.

Doç. Dr. Muhammet Cerit Öğretim Üyesi Makine Mühendisliği Bölümü (Mekanik Ana Bilim Dalı) Elektronik posta ( ):

DİNAMİK - 1. Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ali Dayıoğlu Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü

2. KUVVET SİSTEMLERİ 2.1 Giriş

ÇALIŞMA SORULARI. Şekilde gösterildiği gibi yüklenmiş ankastre mesnetli kirişteki mesnet tepkilerini bulunuz.

TEMEL MEKANİK 9. Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ali Dayıoğlu Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü

KUVVET, MOMENT ve DENGE

TEMEL MEKANİK 10. Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ali Dayıoğlu Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü

Fizik 101: Ders 6 Ajanda. Tekrar Problem problem problem!! ivme ölçer Eğik düzlem Dairesel hareket

YAPI STATİĞİ MESNETLER

TEMEL MEKANİK 6. Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ali Dayıoğlu Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü

BÖLÜM 4: MADDESEL NOKTANIN KİNETİĞİ: İMPULS ve MOMENTUM

Kuvvet. Kuvvet. Newton un 1.hareket yasası Fizik 1, Raymond A. Serway; Robert J. Beichner Editör: Kemal Çolakoğlu, Palme Yayınevi

Mühendislik Mekaniği Dinamik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Mühendislik Mekaniği Dinamik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Hareket Kanunları. Newton un Hareket Kanunları. Fiz 1011 Ders 5. Eylemsizlik - Newton un I. Yasası. Temel - Newton un II. Yasası

STATİK DENGE VE KUVVET ANALİZİ Static Equilibrium and Force Analysis

TORK VE DENGE 01 Torkun Tanımı ve Yönü

Newton un ikinci yasası: Bir cisim ivmesi cisim üzerine etki eden toplam kuvvet ile doğru orantılı cismin kütlesi ile ters orantılıdır.

Gerilme Dönüşümleri (Stress Transformation)

STATICS. Equivalent Systems of Forces VECTOR MECHANICS FOR ENGINEERS: Seventh Edition CHAPTER. Ferdinand P. Beer E. Russell Johnston, Jr.

Mühendislik Mekaniği Dinamik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Kesit Tesirleri Tekil Kuvvetler

VERİLER. Yer çekimi ivmesi : g=10 m/s 2

MEKANİK NEDİR? Bu Ders Gerçek Hayatta Ne İşe Yarayacak?

Rijit cisim mekaniği, diyagramdan da görüldüğü üzere statik ve dinamik olarak ikiye ayrılır. Statik dengede bulunan cisimlerle, dinamik hareketteki

Bölüm-4. İki Boyutta Hareket

KATI CİSİMLERİN BAĞIL İVME ANALİZİ:

STATİK. Ders_5. Doç.Dr. İbrahim Serkan MISIR DEÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü. Ders notları için: GÜZ

Çerçeve ve Makineler

Gerilme Dönüşümleri (Stress Transformation)

TORK VE DENGE. İçindekiler TORK VE DENGE 01 TORK VE DENGE 02 TORK VE DENGE 03 TORK VE DENGE 04. Torkun Tanımı ve Yönü

RİJİT CİSİMLERİN DÜZLEMSEL KİNEMATİĞİ

Tablo 1 Deney esnasında kullanacağımız numunelere ait elastisite modülleri tablosu

Giriş Bir çok mekanik problemi Newton yasaları ile çözülebilir, ancak bu teknik bazı problemlerin çözümünde yetersiz kalabilir yada çok zor bir yaklaş

Newton Kanunlarının Uygulaması

STATİK. Ders_2. Doç.Dr. İbrahim Serkan MISIR DEÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü. Ders notları için: GÜZ

TEKNOLOJİNİN BİLİMSEL İLKELERİ

KATI CİSMİN DÜZLEMSEL KİNETİĞİ (Kinetik Enerji)

Mukavemet-I. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

YAPISAL ANALİZ DOÇ.DR. KAMİLE TOSUN FELEKOĞLU

Mühendislik Mekaniği (STATiK)

Mukavemet-II PROF. DR. MURAT DEMİR AYDIN

Düzgün olmayan dairesel hareket

Elemanlardaki İç Kuvvetler

EĞRİSEL HAREKET : Silindirik Bileşenler

ÖDEV SETİ 4. 1) Aşağıda verilen şekillerde her bir blok 5 kg olduğuna göre yaylı ölçekte ölçülen değerler kaç N dir.

İŞ : Şekilde yörüngesinde hareket eden bir parçacık üzerine kuvveti görülmektedir. Parçacık A noktasından

Ad Soyad: Öğrenci No:...

BÖLÜM 1: MADDESEL NOKTANIN KİNEMATİĞİ

MAK 308 MAKİNA DİNAMİĞİ Bahar Dr. Nurdan Bilgin

GERİLME Cismin kesilmiş alanı üzerinde O

r r r F İŞ : Şekil yörüngesinde hareket eden bir parçacık üzerine kuvvetini göstermektedir. Parçacık A noktasından

DİNAMİK. Merkezcil Kuvvet Kütle Çekimi. Konu Başlıkları Serbest Cisim Diyagramı Newton un Hareket Kanunları. Sürtünme Kuvveti

VECTOR MECHANICS FOR ENGINEERS: STATICS

Bölüm 2: Kuvvet Vektörleri. Mühendislik Mekaniği: Statik

YARIYIL İÇİ ÇALIŞMALARI SIRA KATKI YÜZDESİ Ara Sınav 1 60 Kısa Sınav 2 30 Ödev 1 10 Toplam 100 Finalin Başarıya Oranı 50 Yıliçinin Başarıya Oranı 50

STATİK KUVVET ANALİZİ (2.HAFTA)

STATİK MÜHENDİSLİK MEKANİĞİ. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN

Potansiyel Enerji. Fiz Ders 8. Kütle - Çekim Potansiyel Enerjisi. Esneklik Potansiyel Enerjisi. Mekanik Enerjinin Korunumu


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

TİTREŞİM VE DALGALAR BÖLÜM PERİYODİK HAREKET

Fizik 101: Ders 7 Ajanda

Transkript:

Engineering Mechanics: Statics in SI Units, 12e 3 Equilibrium of a Particle

Bölüm Hedefleri Parçacık serbest cisim diyagramı Denge denklemleri kullanılarak parçacık denge problemleri çözümü

Bölüm Özeti 1. Parçacık denge şartı 2. Serbest cisim diyagramı 3. Düzlemsel kuvvet Sistemleri 4. Üç boyutlu kuvvet sistemleri

3.1 Parçacık denge koşulu Parçacık dengededir eğer - durmakta ise - sabit bir hızla hareket ediyorsa Newton un birinci hareket kanunu F = 0 F parçacığa etki eden bütün kuvvet vektörlerinin toplamı

3.1 Parçacık denge koşulu Newton un ikinci hareket kanunu F = ma Kuvvet Newton un birinci kanunu sağladığı zaman ma = 0 a = 0 dolayısıyla, parçacık sabit hızla hareket ediyor veya durmaktadır.

3.2 Serbest cisim diyagramı Cisme etki eden bütün bilinmeyen kuvvetlerin ( F) gösterilmesi Parçacığı çevresinden soyutlanmış etki eden bütün kuvvetlerle gösteren bir Bu konuda iki bağlantı tipini ele alacağız. Yay İpler ve makaralar

3.2 Serbest cisim diyagramı Yay Lineer elastik yay:boyundaki değişlik üzerine etki eden kuvvetle doğru orantılı olarak değişir Yayların elastikliğini tanımlayan bir özellik k yay sabiti yay uzadığında veya kısaldığında kuvvetin büyüklüğü F = ks

3.2 Serbest cisim diyagramı İpler ve makaralar Tüm iplerin ihmal edilebilir bir ağırlığa sahip ve uzayamaz olduğu varsayılmaktadır. Gerilme daima çekme doğrultusunda etkir. Çekme kuvveti denge için sabit büyüklüğe sahip olmalıdır. Herhangi bir θ açısı için, ip uzunluğu boyunca sabit T gerilmesine maruz kalmaktadır.

3.2 Serbest cisim diyagramı Serbest cisim diyagramı çizme yöntemi 1. Cismin genel hatlarını çiziniz. 2. Bütün kuvvetleri gösteriniz. - aktif kuvvetler: parçacık hareket ettiren - tepki kuvvetleri:hareketi önleme eğilimi olan kısıtlamalar veya mesnetler 3. Her bir kuvveti tanımlayın - bilinen kuvvetler uygun büyüklük ve doğrultularla işaretlenmelidir.

Çözüm 3.1 Küre 6kg kütlelidir ve gösterildiği şekilde tutulmaktadır.kürenin ve C deki düğümün serbest cisim diyagramını çiziniz.

çözüm Kürede SCD İki kuvvet, ağırlık ve CE ipindeki kuvvet. 6kg (9.81m/s 2 ) ağırlık= 58.9N CE ipi İki kuvvet etkiyor: küre ve ipe Newton un 3 üncü kanunu F CE eşit fakat zıt yönde F CE ve F EC ipi çeker Denge durumu için, F CE = F EC

çözüm Düğümde SCD 3 kuvvet etkiyor: CBA ipi,ce ipi ve CD yayı Kürenin ağırlığı düğüme direkt etkimiyor fakat CE ipiyle etkiyor.

3.3 Düzlemsel kuvvet sistemleri Parçacık düzlemsel kuvvet sistemi içerir Kuvvetler x-y düzleminde bulunuyorsa denge için i ve j bileşenlerine ayrılır. F x = 0 F y = 0 Bu vektörel denklemin sağlanması için x ve y bileşenleri sıfıra eşit olmalıdır.

3.3 Düzlemsel kuvvet sistemleri Analizde izlenecek yol 1. Serbest cisim diyagramı - x, y eksenleri kurulur. - bütün bilinen ve bilinmeyen kuvvetler gösterilir. 2. Denge denklemleri - yay kuvvetini bulmak için F = ks uygulanır. - bileşenler pozitif eksen yönünde ise pozitif,negatifse negatif alınır. - denge denklemlerini uygula F x = 0 F y = 0

Örnek 3.4 8kg lık lambanın gösterilen konumda asılabilmesi için AC ipinin uzunluğu ne olmalıdır.ab boyunun deforme olmamış uzunluğu l AB = 0.4m, ve yay katsayısı k AB = 300N/m.

Çözüm A noktasında SCD Üç kuvvet etkiyor, AC kablosundaki, AB yayında ve lambanın ağırlığı. AB kablosundaki kuvvet bilinirse, yay kuvveti bulunabilir F = ks. + F x = 0; T AB T AC cos30º = 0 + F y = 0; T AB sin30º 78.5N = 0 çözerek, T AC = 157.0kN T AB = 136.0kN

Çözüm T AB = k AB s AB ; 136.0N = 300N/m(s AB ) Gerilmiş uzunluğu, l AB = l AB + s AB l AB = 0.4m + 0.453m = 0.853m s AB = 0.453N BC nin yatay uzunluğu, 2m = l AC cos30 + 0.853m l AC = 1.32m

3.4 Üç boyutlu kuvvet sistemleri Parçacık dengesi için F = 0 i, j, k bileşenlerine ayırırsak F x i + F y j + F z k = 0 x, y, z kuvvetlerinin cebirsel toplamını gösteren üç skaler denklem F x i = 0 F y j = 0 F z k = 0

3.4 Üç boyutlu kuvvet sistemleri Analizde izlenecek yol Serbest cisim diyagramı - x, y, z eksenleri kurulur. - Bilinen ve bilinmeyen bütün kuvvetler işaretlenir. Denge denklemleri - F x = 0, F y = 0 ve F z = 0 uygulanır. - Vektörler F = 0 şeklinde yazılır ve i, j, k bileşenleri = 0 eşitlenir. - Negatif sonuçlar kuvvetin SCD gösterilen yönünden zıt yönde olduğunu gösterir.

Örnek 3.7 40kN sandığı taşımak için kullanılan kabloların herbirinde ortaya çıkan kuvveti belirleyiniz.

Çözüm A noktasında SCD Kablolardaki üç bilinmeyen kuvveti ortaya çıkarmak için Denge denklemleri Her bir kuvveti kartezyen formda ifade F B = F B (r B / r B ) = -0.318F B i 0.424F B j + 0.848F B k F C = F C (r C / r C ) = -0.318F C i 0.424F C j + 0.848F C k F D = F D i W = -40k

Çözüm Denge için, F = 0; F B + F C + F D + W = 0-0.318F B i 0.424F B j + 0.848F B k - 0.318F C i 0.424F C j + 0.848F C k + F D i - 40k = 0 F x = 0; -0.318F B - 0.318F C + F D = 0 F y = 0; 0.424F B 0.424F C = 0 F z = 0; 0.848F B + 0.848F C - 40 = 0 Çözerek, F B = F C = 23.6kN F D = 15.0kN

Örnek 3.8 90 N yük kancaya takılmıştır.iki kablo ve bir yayla taşınmaktadır.yay sabiti k=500n/m. kablodaki kuvvetleri ve yayın uzamasını bulunuz

Çözüm

Örnek 3.9 F kuvvetinin büyüklüğünü ve koordinat doğrultu açılarını O parçacığının dengede olması şartıyla bulunuz.

Çözüm

Çözüm

Örnek 3.10 100 kğ lık sandığı taşıyan kablo kuvvetlerini bulunuz.

Çözüm

QUIZ 1. When a particle is in equilibrium, the sum of forces acting on it equals. (Choose the most appropriate answer) A) A constant B) A positive number C) Zero D) A negative number E) An integer 2. For a frictionless pulley and cable, tensions in the cables are related as A) T 1 > T 2 B) T 1 = T 2 C) T 1 < T 2 D) T 1 = T 2 sin T 1 T 2

QUIZ 100 N 100 N ( A ) ( B ) ( C ) 3. Assuming you know the geometry of the ropes, you cannot determine the forces in the cables in which system above? 100 N 4. Why? A) The weight is too heavy. B) The cables are too thin. C) There are more unknowns than equations. D) There are too few cables for a 100 kg weight.

QUIZ 5. Select the correct FBD of particle A. 30 A 40 100 kg A) C) 30 A 100 kg F A B) D) F1 F1 30 30 A A F2 40 F2 40 100 kg 100 kg

QUIZ 6. Using this FBD of Point C, the sum of forces in the x- direction ( FX) is. Use a sign convention of +. A) F 2 sin 50 20 = 0 B) F 2 cos 50 20 = 0 C) F 2 sin 50 F 1 = 0 D) F 2 cos 50 + 20 = 0

QUIZ 7. Particle P is in equilibrium with five (5) forces acting on it in 3-D space. How many scalar equations of equilibrium can be written for point P? A)2 B) 3 C) 4 D) 5 E) 6 8. In 3-D, when a particle is in equilibrium, which of the following equations apply? A) ( F x ) i + ( F y ) j + ( F z ) k = 0 B) F = 0 C) F x = F y = F z = 0 D) All of the above. E) None of the above.

QUIZ 9. In 3-D, when you know the direction of a force but not its magnitude, how many unknowns corresponding to that force remain? A) One B) Two C) Three D) Four 10. If a particle has 3-D forces acting on it and is in static equilibrium, the components of the resultant force. A) have to sum to zero, e.g., -5 i + 3 j + 2 k B) have to equal zero, e.g., 0 i + 0 j + 0 k C) have to be positive, e.g., 5 i + 5 j + 5 k D) have to be negative, e.g., -5 i - 5 j - 5 k

QUIZ 11. Four forces act at point A and point A is in equilibrium. Select the correct force vector P. A) {-20 i + 10 j 10 k}lb B) {-10 i 20 j 10 k} lb C) {+ 20 i 10 j 10 k}lb D) None of the above. 12. In 3-D, when you don t know the direction or the magnitude of a force, how many unknowns do you have corresponding to that force? A) One B) Two C) Three D) Four P x z F 3 = 10 N A F 2 = 10 N y