VSMA01 - Mekanik ERIK SERRANO

Relevanta dokument
VSMA01 - Mekanik ERIK SERRANO

KRAFTER. Peter Gustavsson Per-Erik Austrell

KRAFTER. Peter Gustavsson Per-Erik Austrell

Biomekanik, 5 poäng Introduktion -Kraftbegreppet. Mekaniken är en grundläggande del av fysiken ingenjörsvetenskapen

Grundläggande om krafter och kraftmoment

Biomekanik Belastningsanalys

Målsättningar Proffesionell kunskap. Kunna hänvisa till lagar och definitioner. Tydlighet och enhetliga beteckningar.

Biomekanik, 5 poäng Jämviktslära

Introduktion till Biomekanik - Statik VT 2006

Introduktion till Biomekanik - Statik VT 2006

Krafter och moment. mm F G (1.1)

university-logo Mekanik Repetition CBGA02, FYGA03, FYGA07 Jens Fjelstad 1 / 11

Välkommen! Till Kursen MEKANIK MSGB21. Föreläsningar & kursansvar:

Uppgifter till KRAFTER

Föreläsning 2,dynamik. Partikeldynamik handlar om hur krafter påverkar partiklar.

Introduktion till Biomekanik - Statik VT 2006

Målsättningar Proffesionell kunskap om mekanik. Kunna hänvisa till lagar och definitioner. Tydlighet och enhetliga beteckningar.

Mekanik Föreläsning 8

SG1108 Tillämpad fysik, mekanik för ME1 (7,5 hp)

Övningar Arbete, Energi, Effekt och vridmoment

Uppgifter till KRAFTER. Peter Gustavsson Per-Erik Austrell

Mer Friktion jämviktsvillkor

Newtons 3:e lag: De par av krafter som uppstår tillsammans är av samma typ, men verkar på olika föremål.

mm F G (1.1) F mg (1.2) P (1.3)

KOMIHÅG 10: Effekt och arbete Effekt- och arbetslag Föreläsning 11: Arbete och lagrad (potentiell) energi

Repetion. Jonas Björnsson. 1. Lyft ut den/de intressanta kopp/kropparna från den verkliga världen

Kursens olika delar. Föreläsning 0 (Självstudium): INTRODUKTION

Till Kursen MEKANIK MSGB21

Tentamen i delkurs 1 (mekanik) för Basåret Fysik NBAF00

Introduktion till Biomekanik - Statik VT 2006

= v! p + r! p = r! p, ty v och p är dt parallella. Definiera som en ny storhet: Rörelsemängdsmoment: H O

Tentamen i delkurs 1 (mekanik) för Basåret Fysik NBAF00

Tillämpad biomekanik, 5 poäng Övningsuppgifter

Introduktion till Biomekanik, Dynamik - kinetik VT 2006

Basåret, Fysik 2 25 februari 2014 Lars Bergström

FÖRBEREDELSER INFÖR DELTENTAMEN OCH TENTAMEN

2.2 Tvådimensionella jämviktsproblem Ledningar

Laboration 1 Mekanik baskurs

# o,too 26L 36o vq. Fy 1-mekaniken i sammandrag. 1 Rörelsebeskrivning (linjebunden rörelse) )-'f* 1.1 Hastighet och acceleration, allmänt

Allmänt om kraft. * Man kan inte se, känna eller ta på en kraft, men däremot kan man se verkningarna av en kraft.

LÖSNINGAR TENTAMEN MEKANIK II 1FA102

Tentamen i SG1140 Mekanik II. Problemtentamen

" = 1 M. ( ) = 1 M dmr. KOMIHÅG 6: Masscentrum: --3 partiklar: r G. = ( x G. ,y G M --Kontinuum: ,z G. r G.

Biomekanik, 5 poäng Moment

Lösningar Kap 11 Kraft och rörelse

TFYA16: Tenta Svar och anvisningar

Lufttryck. Även i lufthavet finns ett tryck som kommer av atmosfären ovanför oss.

LEDNINGAR TILL PROBLEM I KAPITEL 4

KUNGL TEKNISKA HÖGSKOLAN INSTITUTIONEN FÖR MEKANIK Richard Hsieh, Karl-Erik Thylwe

TFYA16: Tenta Svar och anvisningar

Laboration 2 Mekanik baskurs

Kursinformation Mekanik f.k. TMMI39

e 3 e 2 e 1 Kapitel 3 Vektorer i planet och i rummet precis ett sätt skrivas v = x 1 e 1 + x 2 e 2

Var ligger tyngdkrafternas enkraftsresultant? Totala tyngdkraftmomentet (mätt i origo) för kropp bestående av partiklar: M O. # m j.

II. Partikelkinetik {RK 5,6,7}

Tentamensskrivning i Mekanik (FMEA30) Del 1 Statik och partikeldynamik

Tentamen i Mekanik 5C1107, baskurs S2. Problemtentamen

Om den lagen (N2) är sann så är det också sant att: r " p = r " F (1)

Inre krafters resultanter

Repetition Mekanik Fy2 Heureka 2: kap. 2, 3.1-3, version 2016

KOMIHÅG 3: Kraft är en vektor med angreppspunkt och verkningslinje. Kraftmoment: M P. = r PA

" e n Föreläsning 3: Typiska partikelrörelser och accelerationsriktningar

Mekanik FK2002m. Kraft och rörelse I

Föreläsning 10: Stela kroppens plana dynamik (kap 3.13, 4.1-8) Komihåg 9: e y e z. e z )

Lösningar Heureka 2 Kapitel 2 Kraftmoment och jämvikt

3 Fackverk. Stabil Instabil Stabil. Figur 3.2 Jämviktskrav för ett fackverk

mg F B cos θ + A y = 0 (1) A x F B sin θ = 0 (2) F B = mg(l 2 + l 3 ) l 2 cos θ

Planering mekanikavsnitt i fysik åk 9, VT03. och. kompletterande teorimateriel. Nikodemus Karlsson, Abrahamsbergsskolan

Joakim Holmberg, lektor, Mekanik och hållfasthetslära (IEI), examinator för TMMI03 (mekanik) och TMMI39 (mekanik f.k.).

Introduktion till Biomekanik - Statik VT 2006

Tillbakablick: Övning 1.2. Fordonsdynamik med reglering. Stillastående bil. Sidkrafter: Frågeställning 1. R r. R g

Introhäfte Fysik II. för. Teknisk bastermin ht 2018

Karl Björk. Elementär. Mekanik. Tredje upplagan

Tentamensskrivning i Mekanik - Dynamik, för M.

Föreläsning 17: Jämviktsläge för flexibla system

Repetition. Newtons första lag. En partikel förblir i vila eller likformig rörelse om ingen kraft verkar på den (om summan av alla krafter=0)

" e n och Newtons 2:a lag

Härled utgående från hastighetssambandet för en stel kropp, d.v.s. v B = v A + ω AB

Sid Tröghetslagen : Allting vill behålla sin rörelse eller vara i vila. Bara en kraft kan ändra fart eller riktning på något.

Undervisningsformer:

Kollisioner, impuls, rörelsemängd kapitel 8

NEWTONS 3 LAGAR för partiklar

Andra EP-laborationen

Tentamen Mekanik MI, TMMI39, Ten 1

Ord att kunna förklara

Mekanik FK2002m. Repetition

Tentamen i SG1140 Mekanik II för M, I. Problemtentamen

Tentamen i Mekanik SG1130, baskurs P1. Problemtentamen

Tentamen Mekanik F del 2 (FFM520)

Tentamen i Mekanik SG1107, baskurs S2. Problemtentamen

Inlämningsuppgift 1. 1/ Figuren visar ett energischema för Ulla som går uppför en trappa. I detta fall sker en omvandling av energi i Ullas muskler.

Tentamen Mekanik F del 2 (FFM521 och 520)

6.3 Partikelns kinetik - Härledda lagar Ledningar

Repetitionsuppgifter i Fysik 1

Laboration 2 Mekanik baskurs

τ ij x i ρg j dv, (3) dv + ρg j dv. (4) Detta samband gäller för en godtyckligt liten kontrollvolym och därför måste det + g j.

Tentamen i Mekanik SG1102, m. k OPEN. Problemtentamen

2 NEWTONS LAGAR. 2.1 Inledning. Newtons lagar 2 1

Tillåtna hjälpmedel: Physics Handbook, Beta, kalkylator i fickformat, samt en egenhändigt skriven A4- sida med valfritt innehåll.

Transkript:

VSMA01 - Mekanik ERIK SERRANO

Översikt Kursintroduktion Kursens syfte och mål Kursprogram Upprop Inledande föreläsning Föreläsning: Kapitel 1. Introduktion till statik Kapitel 2. Att räkna med krafter Imorgon Övning: Räkneuppgifter

VSMA01 Mekanik Syfte Ge baskunskaper i mekanik, strukturmekanik och konstruktion för att förstå samspelet mellan form och belastningar Förmedla begrepp så att dessa kan utnyttjas som verktyg i en designprocess och bidra till en produkts uttryck

VSMA01 Mekanik Mål Kunskap och förståelse kunna förklara grundläggande begrepp inom mekanik och konstruktion kunna analysera och beskriva utifrån de grundläggande begreppen befintliga produkter insatta i sitt sammanhang kunna beskriva hur val av form påverkar kraftspel och deformationer

VSMA01 Mekanik Mål Färdighet och förmåga kunna tillämpa kunskapen som aktivt hjälpmedel vid utformning av produkter åskådliggöra värden och förklara mekaniska principer utifrån skisser och friläggning samt hur dessa värden kommuniceras en användare av produkten Värderingsförmåga och förhållningssätt Redovisa i bilder, text och muntlig presentation produktens mekaniska egenskaper och gestaltningsvärden kopplat till dessa

VSMA01 Mekanik - Kursinnehåll Grundläggande begrepp, storheter och samband som används för att beskriva material, krafter och deformationer Ur verkliga situationer avgränsas problem och väljs lämpliga modeller för överslagsmässig analys av problem Modelltänkande Begrepp och storheter: massa, tyngdpunkt, styvhet, dimensioner, kraft, moment och jämvikt

Kursprogram Litteratur Schema Föreläsning 5-6 Föreläsning 1-4

Introduktion till statik Översikt (Kap 1) Kraftbegreppet Newtons lagar Punktkrafter Krafters storlek och riktning Jämviktsbegreppet Partikel Moment Stel kropp

Statik Klassisk mekanik delas normalt sett upp i statik och dynamik (vi behandlar ej dynamik i den här kursen) Statik behandlar föremål i vila under inverkan av krafter Dynamik behandlar krafter på föremål i rörelse Inom statiken är jämvikt ett centralt begrepp = alla krafter som verkar på ett föremål balanserar varandra Förutom tyngdkraft behandlar statiken endast yttre krafter. Alla föremål betraktas som stela (kan inte deformeras) Inre krafter behandlas i hållfasthetslära (och i andra delen av den här kursen)

Kap 1 Frågor att besvara Hur beräknas tyngdkraft? Genom vilken punkt verkar den? Kan du förklara Newtons lagar? Vad menas med idealiseringen punktkraft? Vilka villkor gäller för jämvikt av två parallella krafter? vid krafter i godtycklig riktning? Vad menas med begreppet partikel? När används momentjämvikt? Vad menas med begreppet stel kropp?

Kraftbegreppet Vad är en kraft? Den vanligaste kraften vi upplever är tyngdkraften Alla föremål med en massa, påverkas av tyngdkraften och ett föremål med massan m påverkas av en kraft mg Tyngdkraften verkar nedåt mot jordytan och verkar genom föremålets masscentrum. Vid jordytan är tyngdaccelerationen, g, 9,81 m/s 2 Enheten för kraft är Newton (N), vanliga beteckningar är F, R En massa på 1 kg påverkas alltså av en tyngdkraft, F F = m g = 1 9,81 = 9,81 (N)

Att mäta krafter Känd massa Obelastad fjäder Okänd kraft

Kontaktkrafter

Newtons lagar Lag I: Tröghetslagen En kropp förblir i vila eller i likformig rörelse så länge summan av alla yttre krafter som verkar på kroppen är noll F = 0 Lag II: Samband mellan kraft och acceleration F = m a Lag III: Lagen om aktion och reaktion (verkan och motverkan) Två föremål påverkar alltid varandra med lika stora men motriktade krafter (krafter uppträder alltså alltid parvis)

mg Lag I: Tröghetslagen N mg Lag II: Kraft och acceleration Om vi inte håller emot kommer kulan att falla fritt (accelererad rörelse) mg N Lag III: Verkan och motverkan Kulan påverkas av en kontaktkraft N (uppåt) och handen känner av en lika stor kraft (nedåt) N

Idealiseringar Punktkrafter Verklig tryckfördelning Idealiserad punktkraft

Idealiseringar Punktkrafter

Kraft Storlek och riktning

Kraft Storlek och riktning F θ Vinkel mot x-axeln ger riktning x

Kraft Storlek och riktning y F y F x F x Kraften beskrivs genom komposantuppdelning

Komposantuppdelning - Exempel F y F 5 3 F x 4 F x F = 4 5 F y F = 3 5 F x = 4 5 F F y = 3 5 F

Komposantuppdelning - Exempel F y F θ F x F x = F cos θ F y = F sin θ

Trigonometriska funktioner Rätvinklig triangel b (katet) θ a (katet) I förhållande till vinkeln θ har vi närliggande katet (a) och motstående katet (b) http://www.matteboken.se/lektioner/matte-1/geometri/trigonometri

Trigonometriska funktioner Rätvinklig triangel b (katet) θ a (katet) sin θ = motstående katet hypotenusa = b c cos θ = närliggande katet hypotenusa = a c tan θ = motstående katet närliggande katet = b a http://www.matteboken.se/lektioner/matte-1/geometri/trigonometri

Jämvikt Fall 1: Två parallella krafter För att en kropp ska befinna sig i vila eller förflytta sig med konstant hastighet krävs att alla krafter är i balans med varandra (Newtons 1:a lag) Detta kallas för jämvikt. (Kapitel 4) Exempel på ett fall med två parallella krafter

Tyngdkraften mg nedåt Krafternas verkningslinje Den uppåtriktade kontaktkraften N verkar vinkelrätt mot underlaget och kallas därför för normalkraft N

Sammanfattning - Två parallella krafter Vid endast två krafter gäller vid kraftjämvikt att: krafterna är lika stora och motriktade krafterna verkar längs samma verkningslinje det räcker med en balansekvation t.ex.: F y = 0

Om vi utmanar jämvikten

Jämvikt Fall 2: Krafter i godtycklig riktning

Jämvikt - Kraftkomposanter

Jämvikt - Komposantuppdelning Efter komposantuppdelning kan vi betrakta två riktningar (x och y) oberoende av varandra I vardera riktningen kan vi nu ställa upp jämvikt enligt tidigare beskrivning för parallella krafter Jämviktsvillkoren blir då (två st alltså!): F x = 0 F y = 0

y x S cos 64 N cos 31 = 0 F x = 0 S sin 64 + N sin 31 mg = 0 F y = 0

Sammanfattning - Krafter i godtycklig riktning Där fler än två krafter finns och krafterna inte är parallella och krafternas verkningslinjer korsar varandra i en och samma punkt: krävs två jämviktsekvationer: kraftjämvikt i x-riktning, F x = 0 kraftjämvikt i y-riktning, F y = 0

Modelltänkande Inom mekaniken tränar vi bl a modelltänkande Modell = Någon form av förenklad beskrivning av den fysiska verkligheten. Modellen beskrivs med en uppsättning regler/förutsättningar Beroende på val av modell (och modellens komplexitet) beskrivs det verkliga skeendet mer eller mindre noggrant Exempel på en sådan modell är partikelbegreppet inom mekaniken

Partikel Ett föremål vars storlek saknar betydelse för det vi vill beskriva kan hanteras som en partikel (=ett föremål som är punktformat)

Moment och momentjämvikt Normalkraft som verkar handflatorna Friktionskraft som verkar på fotsulorna Tyngdkraft Normalkraft som verkar på fotsulorna

Friläggning F x = 0 F N B = 0 F y = 0 N A mg = 0 N A = mg F = N B (m är känt) (F och N B är okända) Vi behöver ytterligare samband!

Krafter vars verkningslinjer INTE skär varandra i en punkt Krafterna ger upphov till en vridande verkan

Moment En kraft som ger en vridande verkan kring en viss punkt sägs utöva ett moment kring denna punkt Moment beräknas genom att multiplicera kraften med det vinkelräta avståndet från kraftens verkningslinje till punkten. Moment återkommer i detalj i Kapitel 3

Stjälpande moment (medurs) = mg d Mothållande moment (moturs) = N B h

Friläggning Kraft och momentjämvikt F x = 0 F N B = 0 F y = 0 N A mg = 0 mg d N B h = 0 N A = mg (m är känt) 1 F = N B (F kan beräknas) 3 N B = mg d h (N B kan beräknas) 2

Sammanfattning Där fler än två krafter finns och där krafterna inte verkar längs samma verkningslinje och verkningslinjerna inte korsar varandra i en och samma punkt krävs tre jämviktsekvationer: kraftjämvikt i x-riktning, F x = 0 kraftjämvikt i y-riktning, F y = 0 momentjämvikt, M = 0

Stel kropp För att personens kropp ska kunna hålla emot de krafter som uppstår krävs att den är stel och odeformerba, (armarna får inte vika sig) Vid belastning bibehålls kroppens form utan att den deformeras. Där momentjämvikt ingår måste vi därför använda oss av en stelkroppsmodell. Med stel kropp menas en odeformerbar kropp vars storlek eller utbredning är av betydelse. Inom mekaniken betraktas alla kroppar som stela vilket är en god approximation i många tekniska sammanhang. Deformerbara kroppar behandlas i hållfasthetsläran (och senare i kursen).