ATALET MOMENTİ. Amaçlar 1. Rijit bir cismin veya rijit cisim sistemlerinin kütle atalet momentinin bulunması.

Benzer belgeler
DİNAMİK. Ders_10. Doç.Dr. İbrahim Serkan MISIR DEÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü. Ders notları için: GÜZ

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

Karabük Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi... STATİK (2. Hafta)

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

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

KATI CİSMİN DÜZLEMSEL KİNETİĞİ

STATİK AĞIRLIK MERKEZİ. 3.1 İki Boyutlu Cisimler 3.2 Düzlem Eğriler 3.3 Bileşik Cisimler. 3.4 Integrasyon ile ağırlık merkezi hesabı

Fizik 101-Fizik I Katı Bir Cismin Sabit Bir Eksen Etrafında Dönmesi

RİJİT CİSMİN DÜZLEMSEL KİNETİĞİ: ENERJİNİN KORUNUMU

Fizik-1 UYGULAMA-7. Katı bir cismin sabit bir eksen etrafında dönmesi

KİNETİK ENERJİ, İŞ-İŞ ve ENERJİ PRENSİBİ

STATİK. Ders_9. Doç.Dr. İbrahim Serkan MISIR DEÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü. Ders notları için: GÜZ

Fizik 101-Fizik I Dönme Hareketinin Dinamiği

MKM 308 Makina Dinamiği. Eşdeğer Noktasal Kütleler Teorisi

KATI CİSMİN DÜZLEMSEL KİNETİĞİ (Kinetik Enerji)

KKKKK VERİLER. Yer çekimi ivmesi : g=10 m/s 2. Metrik Ön Takılar sin 45 = cos 45 = 0,7

4.1 denklemine yakından bakalım. Tanımdan α = dω/dt olduğu bilinmektedir (ω açısal hız). O hâlde eğer cisme etki eden tork sıfır ise;

BÖLÜM 9 ÇÖZÜLMESİ ÖNERİLEN ÖRNEK VE PROBLEMLER

Fiz Ders 10 Katı Cismin Sabit Bir Eksen Etrafında Dönmesi

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

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü-Fizik Bölümü

Fizik 101: Ders 17 Ajanda

3. KUVVET SİSTEMLERİ

2 = t V A = t

KAYMA GERİLMESİ (ENİNE KESME)

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

STATİK VE MUKAVEMET AĞIRLIK MERKEZİ. Öğr.Gör. Gültekin BÜYÜKŞENGÜR. Çevre Mühendisliği

Toplam

DENEY 5 DÖNME HAREKETİ

RİJİT CİSİMLERİN DÜZLEMSEL KİNEMATİĞİ

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

KKKKK. Adı Soyadı : Numarası : Bölümü : İmzası : FİZİK I

STATIK MUKAVEMET. Doç. Dr. NURHAYAT DEĞİRMENCİ

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

Cismin Ağırlığı Düzlemsel Alanda Ağırlık Merkezi - İntegrasyon Yöntemi Örnekler Düzlemsel Eğride Ağırlık Merkezi - İntegrasyon Yöntemi

AKM 205 BÖLÜM 6 - UYGULAMA SORU VE ÇÖZÜMLERİ Doç.Dr. Ali Can Takinacı Ar.Gör. Yük. Müh. Murat Özbulut

KUVVET, MOMENT ve DENGE

YTÜ Makine Mühendisliği Bölümü Mekanik Anabilim Dalı Özel Laboratuvar Dersi Strain Gauge Deneyi Çalışma Notu

Rijit Cisimlerin Dengesi

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

Kirişlerde Kesme (Transverse Shear)

EĞİLME. Köprünün tabyası onun eğilme gerilmesine karşı koyma dayanımı esas alınarak boyutlandırılır.

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

Doğrusal Momentum ve Çarpışmalar

STATİK. Ders_8. Doç.Dr. İbrahim Serkan MISIR DEÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü. Ders notları için: GÜZ

Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi, Fizik Bölümü Fizik I Dersi Final Sınavı

HARRAN ÜNİVERSİTESİ 2016 YILI ZİRAAT FAKÜLTESİ FİNAL SINAVI SORU ÖRNEKLERİ

3/9 54 kg kütleli bir sandık 27 kg kütleli pikup kamyonetin arka kapağında durmaktadır. Şekilde yalnızca biri görülen iki tutucu kablodaki T

DİNAMİK. Ders_9. Doç.Dr. İbrahim Serkan MISIR DEÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü. Ders notları için: GÜZ

ELASTİSİTE TEORİSİ I. Yrd. Doç Dr. Eray Arslan

ELEKTRİKSEL POTANSİYEL

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

Mukavemet-II PROF. DR. MURAT DEMİR AYDIN

AĞIRLIK MERKEZİ VE ALAN ATALET MOMENTLERİ

Fizik 101: Ders 18 Ajanda

2. POTANSİYEL VE KİNETİK ENERJİ 2.1. CİSİMLERİN POTANSİYEL ENERJİSİ. Konumundan dolayı bir cismin sahip olduğu enerjiye Potansiyel Enerji denir.

BTÜ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNE LABORATUVARI DERSİ

KATI CİSİMLERİN DÜZLEMSEL KİNEMATİĞİ

ÖZET. Basit Makineler. Basit Makine Çeşitleri BASİT MAKİNELER

1. Hafta Uygulama Soruları

Tablo 1 Deney esnasında kullanacağımız numunelere ait elastisite modülleri tablosu

MAK 308 MAKİNA DİNAMİĞİ Bahar Dr. Nurdan Bilgin

KOÜ. Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği ( 1. ve 2. Öğretim ) Bölümü Dinamik Dersi (Türkçe Dilinde) 2. Çalişma Soruları / 21 Ekim 2018

KATI CİSİMLERİN BAĞIL İVME ANALİZİ:

Burulma (Torsion) Amaçlar

Akışkanların Dinamiği

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

Rijit Cisimlerin Dengesi

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

fonksiyonunun [-1,1] arasındaki grafiği hesaba katılırsa bulunan sonucun

EMAT ÇALIŞMA SORULARI

Bölüm 6 AKIŞ SİSTEMLERİNİN MOMENTUM ANALİZİ

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

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü-Fizik Bölümü

BATMIŞ YÜZEYLERE GELEN HİDROSTATİK KUVVETLER

ÖĞRENME ALANI : FİZİKSEL OLAYLAR ÜNİTE 2 : KUVVET VE HAREKET

Mukavemet-I. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

1.Seviye ITAP 24_30_Aralık_2012 Deneme Sınavı Dinamik IX Dönme Dinamiği _Sorular

Fizik 101: Ders 21 Gündem

Saf Eğilme(Pure Bending)

BURULMA (TORSİON) Dairesel Kesitli Çubukların (Millerin) Burulması MUKAVEMET - Ders Notları - Prof.Dr. Mehmet Zor


Sistem Dinamiği. Bölüm 3- Rijit Gövdeli Mekanik Sistemlerin Modellenmesi. Doç.Dr. Erhan AKDOĞAN

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

Doğrusal Momentum ve Çarpışmalar Doğrusal Momentum ve Korunumu

04 Kasım 2010 TÜBİTAK ikince kademe seviyesinde Deneme Sınavı (Prof.Dr.Ventsislav Dimitrov)

Fiz 1012 Ders 6 Manyetik Alanlar.

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

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

BÖLÜM 4: MADDESEL NOKTANIN KİNETİĞİ: İMPULS ve MOMENTUM

BURULMA DENEYİ 2. TANIMLAMALAR:

Theory Turkish (Turkmenistan) Bu soruya başlamadan önce lütfen ayrı bir zarfta verilen genel talimatları okuyunuz.

T.C. SAKARYA ÜNİVERSİTESİ FİZİK-1 LABORATUVARI DENEY RAPORU

TORK VE DENGE 01 Torkun Tanımı ve Yönü

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Mat Matematik II / Calculus II

Noktasal Cismin Dengesi

MAK 308 MAKİNA DİNAMİĞİ

ELK-301 ELEKTRİK MAKİNALARI-1

Final sınavı konularına aşağıdaki sorular dahil değildir: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 19, 20, 21, 25, 27, 28, 29, 30, 33-b.

Transkript:

ATALET MOMENTİ Amaçlar 1. Rijit bir cismin veya rijit cisim sistemlerinin kütle atalet momentinin bulunması.

UYGULAMALAR Şekilde gösterilen çark büyük bir kesiciye bağlıdır. Çarkın kütlesi, kesici bıçağa uniform hareket yaptırmak için yardım etmektedir. Çarkın hangi özelliği bu amaç için en önemlidir. Bu özelliğin sayısal değeri nasıl bulunur. Çarkın kütlesinin büyük bir bölümü neden çeperlere yakın konulmuştur?

UYGULAMALAR (devam) AB krank mili kütle merkezinin dışında bir yerde sabit bir eksen etrafında dönmektedir. Mil, kütle atalet momentiyle orantılı olarak kinetik enerji oluşturmaktadır. Mil döndükçe, kinetik enerji potansiyel enerjiye, potansiyel enerji de kinetiğe dönüşmektedir. Krank milinin dönme eksenine göre atalet momenti, kütle merkezinden geçen eksene göre atalet momentinden büyük müdür, küçük müdür?

KÜTLE ATALET MOMENTİ Kütle merkezi G de olan rijitcismi ele alalım. Bu cisim G den geçen z-ekseni etrafında serbestçe dönebilmektedir. Z- ekseni etrafında T torku(momenti) uygulandığında, cisim αaçısalivmesi ile dönecektir. T ve αşu şekilde ilişkilidir: T = I α. Bu denklemde I,z-eksenine göre kütle atalet momentidir(f = ma). Kütle atalet momenti, cismin açısalivmeye direncinin bir ölçüsüdür. Kütle atalet momenti, dönme hareketinin analizinde sıkça kullanılır.

KÜTLE ATALET MOMENTİ (devam) P gibi herhangi bir ekseni ve rijit cismi ele alalım: Bu eksene göre kütle atalet momenti I = m r 2 dm(üç katlı integral) şeklinde tanımlıdır. Burada, r: herhangi bir dmkütlesinden, eksene olan dik mesafedir (moment kolu). Kütle atalet momenti her zaman pozitif bir büyüklüktür ve birimi kg m 2, slug ft 2 v.s. formundadır.

KÜTLE ATALET MOMENTİ (devam) Aşağıdaki şekiller, üç boyutlu cisimlerin dinamiğinde sıklıkla kullanılan iki yassı plakaya ait kütle atalet momenti ifadeleridir. Bu şekiller sıklıkla herhangi bir genel hacmin kütle atalet momentinin hesabında temel elemanlar/hacimler olarak da kullanılır.

ANALİZ YÖNTEMİ Direkt integrasyonile hesap sadecebir eksen etrafında dönen eğrilerin oluşturduğu simetrik cisimlerin analizinde kullanılacaktır. Kabuk Eleman: Eğer, yüksekliği z, yarı çapı r = y ve kalınlığı da dy olan bir diferansiyel eleman seçilirse, bu elamanın hacmi dv = (2πy)(z)dy, integrasyon için kullanılabilir. Bu eleman, tüm cismin kütle atalet momenti I z yi bulmak için kullanılabilir; çünkü elemanın inceliğinden dolayı tüm eleman z ekseninden y mesafesindedir. Disk Eleman: İntegrasyon için yyarıçaplı ve dzkalınlıklı bir disk eleman seçilirse, hacim dv = (πy 2 )dzolur. Bu disk elamanın kütle atalet momentinden, tüm cismin kütle atalet momenti hesaplanabilir.

ÖRNEK 1 1 cm Verilen:Şekilde gösterilen hacmin yoğunluğu ρ= 5 kg/cm 3 verilmiştir. Aranan:Cismin y-eksenine göre kütle atalet momenti nedir? 1 cm Yöntem: Disk elemanın y- eksenine göre momementi di y kullanılacak ve integrasyonla tüm hacmin kütle atalet momenti bulunacak.

Çözüm: y 2 =x 1 cm 1 cm ÖRNEK 1 (devam) Bir diskin düzlemine dik bir eksene göre kütle atalet momenti I = 1/2m r 2 olduğuna göre, şekilde verilen diskin y- eksenine göre kütle atalet momenti di y = 1/2(dm) x 2 Burada, diferansiyel kütle dm = ρdv= ρπx 2 dyolarak bulunur. Dikkat edilirse, üç katlı integral tek katlı integrale dönüştü. Bu durumda tüm cismin y- eksenine göre kütle atalet momenti: 1 1 I y = 0 ρπx 4 dy 2 ρπ 2 = 0 y 8 dy = π(5) 18 = 0.873kg cm 2

PARALEL EKSENLER TEOREMİ Eğer bir cismin kütle merkezinden geçen eksenlere göre kütle atalet momenti biliniyorsa, bu eksene paralel herhangi bir eksene göre atalet momenti paralel eksenler teoremi ile bulunur: I = I G + md 2 BuradaI G = Kütle merkezinden geçen eksene göre atalet momenti m = Cismin kütlesi, d = paralel eksenler arasındaki dik mesafedir.

ATALET YARIÇAPI VE KOMPOZIT CISIMLER Atalet Yarıçapı Atalet yarıçapı k, cismin toplam kütlesinin, kütle atalet momentinin hesaplandığı eksen takımına göre nasıl dağıldığının bir ölçüsüdür. Birimi uzunluk birimindedir. I = m k 2 or k = (I/m) Kompozit Cisimler Eğer bir cisim birden fazla temel/basit şekilden meydana gelmişse:örneğin diskler, küreler veya çubuklar gibi, bu durumda, tüm cismin herhangi bir eksene göre kütle atalet momenti, cismi oluşturan parçaların o eksene göre kütle atalet momentinin cebrik toplamına eşittir. Bu toplamı yapabilmek için paralel eksenler teoremi kullanılmalıdır.

ÖRNEK 2 q r Verilen:Şekildeki sarkaç 10 kg lık narin çubuktanve 15 kg lık bir küreden oluşmaktadır. Aranan: Sarkacın O dan geçen (sayfa düzlemine dik) eksene göre kütle atalet momentini bulunuz. Yöntem:Kompozitalanların atalet momentinin hesabında kullanılan yöntemin adımlarını izleyin. Sarkaç rnarin çubuğuna ve s küresine ayrılabilir. Çubuk: I Gr = 1/2ml 2 Küre: I Gs = 2/5mr 2

Çözüm: Is = 2/5mr 2 ÖRNEK 2 (devam) 1. Çubuğun kütle merkezi G r nin O dan uzaklığı 0.225m dir. Silindirin kütle merkezi G s ise O dan 0.55 m uzaklıktadır. 2. Çubuğun ve kürenin kütle atalet momentleri tablolardan biliniyor. Paralel eksenler teoremini kullanarak O noktasına göre toplam atalet momenti bulunur: I O = I G + (m)(d) 2 I Or = (1/12) (10)(0.45) 2 +10 (0.225) 2 = 0.675 kg m 2 I Os = (2/5) (15) (0.1) 2 + 15 (0.55) 2 = 4.598 kg m 2 3. Bu iki değer toplanırsa (aynı eksene göre): I O = I Or + I Os = 5.27 kg m 2

ÖRNEK 3 Verilen:Sarkaç 3 kg lık bir çubuktan ve 5 kg lık bir bloktan oluşmaktadır. Aranan:Sarkacın G noktasından (kütle merkezinden) geçen ve sayfa düzlemine dik eksene göre atalet yarıçapını bulunuz. Yöntem: Sarkacın kütle atalet momentini kompozit cisimler için geliştirilen yöntemle bulunuz. Sonra kütle değerini ve atalet momentini kullanarak atalet yarıçapını hesaplayınız.

ÖRNEK 3 (devam) Çözüm: 1. Sarkacın, bir P plakasından (5 kg) ve R çubuğundan (3 kg) oluştuğunu düşünelim: Ref. Eks. 2. Plakanın kütle merkezi O dan 2.25m, çubuğun ise 1 m mesafededir. Bu durumda: y = (Σy m) /(Σm) = {(1) 3 + (2.25) 5} / (3+5) = 1.781 m

ÖRNEK 3 (devam) 3. Plakalar ve çubuklar için kütle atalet momenti formüllerinden yararlanarak ve paralel eksenler teoremini kullanarak hesap yapılır: I P = (1/12) 5 (0.5 2 + 1 2 ) + 5 (2.25 1.781) 2 = 1.621 kg m 2 I R = (1/12) 3 (2) 2 + 3 (1.781 1) 2 = 2.830 kg m 2 4. I G = I P + I R = 1.621 + 2.830 = 4.45 kg m 2 5. Toplam kütle 8 kg olduğuna göre: Kütle atalet yarıçapı k G = I G / m = 0.746 mbulunur.

DİKKAT QUIZ İ 1. Bir cismin kütle atalet momenti, kütle merkezine göre her zaman. A) maksimumdur B) minimumdur C) sıfırdır D) hiçbiri 2. Eğer A ve B cisimlerinin kütleleri aynı fakat atalet yarıçapları k A = 2k B, ise. A) I A = 2I B B)I A = (1/2)I B C) I A = 4I B D)I A = (1/4)I B