9.1 MOMENTY ZOTRVACNOSTI \(KVADRATICKÉ MOMENTY\) A DEVIACNÝ MOMENT PRIEREZU

Podobné dokumenty
Operačná analýza 2

Operačná analýza 2

Obsah

Slide 1

FYZIKA I Rámcove otázky 1998

Metrické konštrukcie elipsy Soňa Kudličková, Alžbeta Mackovová Elipsu, ako regulárnu kužeľosečku, môžeme študovať synteticky (konštrukcie bodov elipsy

Ďalšie vlastnosti goniometrických funkcií

Programátorské etudy - Pascal

2.5. Dotyčnica krivky, dotykový kužeľ. Nech f je krivka a nech P V (f) (t.j. m P (f) 1). Ak m P (f) = r a l je taká priamka, že I P (f, l) > r, potom

Microsoft Word - 6 Výrazy a vzorce.doc

Microsoft Word - veronika.DOC

Zeszyty Naukowe PWSZ, Nowy Sącz 2013 Konštrukcie magických obdĺžnikov Marián Trenkler Faculty of Education, Catholic University in Ružomberok Hrabovsk

8 Cvičenie 1.1 Dokážte, že pre ľubovoľné body X, Y, Z platí X + Y Z = Z + Y X. 1.2 Dokážte, že pre ľubovoľné body A, B, D, E, F, G afinného priestoru

Prehľad matematiky I. ROZDELENIE ČÍSEL 1. Prirodzené N: 1, 2, 3, 4,... a. kladné: 8; 6,3; 5; Celé Z:..., 3, 2, 1, 0, 1, 2, 3... b. záporné: 3;

Matematika 2 - cast: Funkcia viac premenných

Snímka 1

O možnosti riešenia deformácie zemského povrchu z pohladu metódy konecných prvkov konference pro studenty matematiky

Teória pravdepodobnosti Zákony velkých císel

III. Diferenciálny počet funkcie viac premenných (Prezentácia k prednáškam, čast B) Matematická analýza IV (ÚMV/MAN2d/10) RNDr. Lenka Halčinová, PhD.

TABUĽKY STATICKÝCH HODNÔT TRAPEZOVÉ PLECHY T - 50, T - 85 Objednávateľ : Ľuboslav DERER Vypracoval : prof. Ing. Ján Hudák, CSc. Ing. Tatiana Hudáková.

E/ECE/324

SK MATEMATICKÁOLYMPIÁDA skmo.sk 2009/ ročník MO Riešenia úloh česko-poľsko-slovenského stretnutia 1. Určte všetky trojice (a, b, c) kladných r

Zadanie_1_P1_TMII_ZS

Úvod do lineárnej algebry Monika Molnárová Prednášky 2006

Hranoly (11 hodín) September - 17 hodín Opakovanie - 8. ročník (6 hodín) Mesiac Matematika 9. ročník 5 hodín/týždeň 165 hodín/rok Tematický celok Poče

T-12

Technická Univerzita Košice Matematicko počítačové modelovanie Vysokoškolská učebnica Košice 2013

Snímka 1

SRPkapitola06_v1.docx

M59dkZ9ri10

STATIKA OKENNÝCH KONŠTRUKCIÍ V priebehu užívania pôsobia na okenné konštrukcie nasledovné zaťaženia: zaťaženie od hmotnosti zaťaženie vetrom prídavné

Microsoft Word - MAT_2018_1 kolo.docx

SK MATEMATICKÁOLYMPIÁDA skmo.sk 66. ročník Matematickej olympiády 2016/2017 Riešenia úloh domáceho kola kategórie Z9 1. Vo všetkých deviatich políčkac

Republika Srbsko MINISTERSTVO OSVETY, VEDY A TECHNOLOGICKÉHO ROZVOJA ÚSTAV PRE HODNOTENIE KVALITY VZDELÁVANIA A VÝCHOVY VOJVODINSKÝ PEDAGOGICKÝ ÚSTAV

Telesá Príklady: 1) Vypočítajte objem a povrch pravidelného štvorbokého ihlana ak a = 10 cm s uhol ACV = 70 2) Kváder má rozmery a = 4 cm, b = 3 cm, c

Ohyb svetla

SK MATEMATICKA OLYMPIADA 2010/ ročník MO Riešenia úloh domáceho kola kategórie Z4 1. Doplň do prázdnych políčok čísla od 1 do 7 každé raz tak,

Microsoft Word - mpicv11.doc

1. KOMPLEXNÉ ČÍSLA 1. Nájdite výsledok operácie v tvare x+yi, kde x, y R. a i (5 2i)(4 i) b. i(1 + i)(1 i)(1 + 2i)(1 2i) (1 7i) c. (2+3i) a+bi d

Čísla Nájdite všetky dvojice prirodzených čísiel, ktoré vyhovujú rovnici: 2 ( a+ b) ( a b) + 2b ( a+ 2b) 2b = 49 RIEŠENIE ( ) ( ) ( ) 2 a+ b a

Príloha č

Priebeh funkcie

9. kapitola Maticová algebra II systém lineárnych rovníc, Frobeniova veta, Gaussova eliminačná metóda, determinanty 1. Systém lineárnych rovníc Systém

Operačná analýza 2

Microsoft Word - a2f6-4f69-ca8b-718e

(ıkolské kolo-PYT)

Funkcie viac premenných

59. ročník Fyzikálnej olympiády v školskom roku 2017/2018 Kategória E krajské kolo Texty úloh 1. Premiestnenie polystyrénovej kocky Riešenie: a) Hmotn

Tlak_tah_ohyb_EN _pre študentov.xls

Matematika szlovák nyelven középszint Javítási-értékelési útmutató 1613 ÉRETTSÉGI VIZSGA május 9. MATEMATIKA SZLOVÁK NYELVEN KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBEL

Microsoft Word - Algoritmy a informatika-priesvitky02.doc

tkacikova

PowerPoint Presentation

ZBIERKA ZÁKONOV SLOVENSKEJ REPUBLIKY Ročník 2000 Vyhlásené: Časová verzia predpisu účinná od: do: Obsah tohto dokumen

7-dvojny_integral

Snímka 1

Informačné technológie

UČEBNÉ OSNOVY

Microsoft Word - MAT_2018_2kolo.docx

60. ročník Fyzikálnej olympiády v školskom roku 2018/2019 kategória E okresné kolo Riešenie úloh 1. Zohrievanie vody, výhrevnosť paliva a) Fosílne pal

Snímka 1

4. Pravidlo ret azenia. Často sa stretávame so skupinami premenných, ktoré zložitým spôsobom závisia od iných skupín premenných. Pravidlo ret azenia p

Seriál XXXII.II Mechanika, FYKOS

Biharmonická rovnica - ciže co spôsobí pridanie jedného laplasiánu

Matematický model činnosti sekvenčného obvodu 7 MATEMATICKÝ MODEL ČINNOSTI SEKVENČNÉHO OBVODU Konečný automat predstavuje matematický model sekvenčnéh

SK MATEMATICKÁOLYMPIÁDA skmo.sk 63. ročník Matematickej olympiády 2013/2014 Riešenia úloh česko-poľsko-slovenského stretnutia 1. Dokážte, že kladné re

MATEMATIKA

Microsoft PowerPoint - Prog_p08.ppt

Kedy sa predné koleso motorky zdvihne?

Pocítacové modelovanie - Šírenie vln v nehomogénnom prostredí - FDTD

TECHNICKÁ UNIVERZITA V KOŠICIACH FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A INFORMATIKY Aplikácia simulačných nástrojov v modelovaní a riadení podaktuovaných mechanick

Práca v programe Tracker Program Tracker je voľne šíriteľný a stiahnuteľný program vytvorený na platforme Open Source Physics (

SK MATEMATICKÁOLYMPIÁDA skmo.sk 2009/ ročník Matematickej olympiády Riešenia úloh IMO 1. Určte všetky funkcie f: R R také, že rovnosť f ( x y

Microsoft PowerPoint - Paschenov zakon [Read-Only] [Compatibility Mode]

Verejná konzultácia k článku 18 Nariadenia Komisie (EÚ) 2017/2195, ktorým sa ustanovuje usmernenie o zabezpečovaní rovnováhy v elektrizačnej sústave P

MIESTNY ÚRAD MESTSKEJ ČASTI BRATISLAVA - RAČA

Informačná a modelová podpora pre kvantifikáciu prvkov daňovej sústavy SR

(Pom\371cka k p\370\355prav\354 v\375ukov\351 hodiny s podporou Classroom Managementu \(Matematika\))

Preco kocka stací? - o tom, ako sú rozdelené vlastné hodnoty laplasiánu v limite, ked sú velké

1

Študent 1. kapitola Maticová algebra I 1.1 Definícia matice V mnohých prípadoch dáta majú štruktúru dvojrozmernej tabuľky, ktorá má m riadkov a n stĺp

Slide 1

Vzorové riešenia úlohy 4.1 Bodovanie Úvod do TI 2010 Dôvod prečo veľa z Vás malo málo bodov bolo to, že ste sa nepokúsili svoje tvrdenia dokázať, prič

Microsoft Word - ecoflex_mr.doc

Axióma výberu

Jozef Kiseľák Sada úloh na precvičenie VIII. 15. máj 2014 A. (a) (b) 1

Učebné osnovy so vzdelávacím štandardom

Microsoft Word - Diskusia11.doc

Microsoft Word - FRI”U M 2005 forma B k¾úè.doc

Statika konštrukcií - prednášky

gis7 prifuk

ÚPLNÉ ZNENIE ZÁKONA č. 385/2018 Z. z. O OSOBITNOM ODVODE OBCHODNÝCH REŤAZCOV A O DOPLNENÍ ZÁKONA č. 595/2003 Z. z. O DANI Z PRÍJMOV V ZNENÍ NESKORŠÍCH

Snímka 1

TNC 620_Príručka používateľa_„Programovanie cyklov“Softvér NC_ / /

Seriál XXXII.IV Mechanika, FYKOS

Katalóg cieľových požiadaviek k maturitnej skúške

Prenosový kanál a jeho kapacita

Didaktické testy

Učebné osnovy Vzdelávacia oblasť Názov predmetu Stupeň vzdelania Ročník Počet hodín Poznámka Matematika a práca s informáciami Matematika ISCED I Tret

O babirusách

Prepis:

Učebný cieľ kapitoly Po preštudovaní tejto kapitoly by ste mali ovládať: Charakteristiku kvadratických momentov prierezových plôch. Ako je definovaný kvadraticky moment plochy k osi a k pólu. Ako je definovaný deviačný moment plochy k súradnicovým osiam. Definíciu Steinerovej vety a jej použitie. Čo sú to hlavné (centrálne) momenty zotrvačnosti (kvadratické momenty) prierezovej plochy. Čo sú to centrálne osi zotrvačnosti prierezovej plochy. Ku ktorým osiam je deviačný moment plochy nulový. Ako sa určia kvadratické momenty plochy k natočeným osiam. Matematické vyjadrenie kvadratických momentov plôch pre základné typy prierezov (obdĺžnik, štvorec, kruh, medzikruh) Ako možno určiť polohu ťažiska plochy prierezu pomocou statických momentov. Pri riešení základných prípadov namáhania - ohybu a krútenia - narazíme na určité typy plošných integrálov, ktoré nazveme momentovými charakteristikami prierezu. Preto sa nimi budeme teraz zaoberať podrobnejšie. 9.1 MOMENTY ZOTRVAČNOSTI (KVADRATICKÉ MOMENTY) A DEVIAČNÝ MOMENT PRIEREZU Uvažujeme všeobecný rovinný prierez, ktorého plocha je S (obr.9.1). Obr.9.1 Kvadratické momenty plochy Vybratá elementárna plôška ds je vzdialená o hodnotu súradnicového systému. od počiatku vzťažného 116

Moment zotrvačnosti prierezu (kvadratický moment prierezovej plochy) S k osi z, resp. y je definovaný vzťahom Polárny moment zotrvačnosti (kvadratický moment) plochy S k pólu O je definovaný vzťahom po dosadení za = y 2 + z 2 bude Keďže veličiny z 2, y 2 a sú vždy kladné, sú aj všetky momenty zotrvačnosti (kvadratické momenty) kladné a majú základný rozmer [m 4 ]. Deviačný moment plochy S je definovaný vzťahom Z hore uvedenej rovnice vyplýva, že deviačný moment môže byť kladný, záporný alebo nulový. Deviačný moment plochy S k osiam z a y je nulový, ak aspoň jedna z daných osí je osou symetrie prierezu. Z definície plošných integrálov vyplýva, že ak rozdelíme prierez na niekoľko častí, bude sa celkový moment zotrvačnosti alebo deviačný moment rovnať súčtu príslušných momentov týchto častí, prirodzene, k tým istým osiam. Teda 9.2 STEINEROVA VETA Pomocou Steinerovej vety určíme momentové charakteristiky prierezu k posunutým (rovnobežným) osiam prierezu (obr.9.2). Obr.9.2 Steinerova veta 117

Moment zotrvačnosti napr. k osi z plochy S je definovaný vzťahom Je zrejmé, že, preto vyjadruje statický moment plochy S k osi predchádzajúcej ťažiskom. Podobne možno určiť moment zotrvačnosti k osi y Podobne moment k posunutým osiam je kde Potom Hore uvedené rovnice sú matematickým vyjadrením Steinerovej vety, ktorá hovorí: Momentové charakteristiky prierezu (I z', I y', D z'y' ) k posunutým osiam sú rovné súčtu momentovej charakteristiky (I z, I y, D zy ) k osiam, ktoré prechádzajú ťažiskom prierezu a prírastku, daným súčinom veľkosti plochy prierezu a štvorca posunutia osí (pri deviačnom momente je to súčin obidvoch posunutí osí). 9.3 MOMENTY ZOTRVAČNOSTI K NATOČENÝM OSIAM Momenty zotrvačnosti a deviačný moment k natočeným súradniciam z a y sú (obr.9.3) Obr.9.3 Kvadratický moment plochy k natočenej osi 118

Pri transformácii pôvodného súradnicového systému z, y natočením o uhol z', y' platí transformačný vzťah do novej polohy Použitím tohoto transformačného vzťahu momenty zotrvačnosti a deviačný moment bude Uvedené rovnice možno ešte upraviť pomocou vzťahov: na tvar Tieto rovnice sú podobné rovniciam pre a pri rovinnej napätosti. V týchto rovniciach si navzájom zodpovedajú veličiny: Hľadaním extrémnych hodnôt I z' a I y', dostaneme hlavné momenty zotrvačnosti 119

Osi zodpovedajúce hlavným momentom zotrvačnosti nazývame hlavnými osami zotrvačnosti prierezu. Podobne ako pri rovinnej napätosti, môžeme momenty zotrvačnosti a deviačné momenty znázorniť Mohrovou kružnicou v súradniciach I a D zy. Hlavné momenty zotrvačnosti k osiam, ktoré prechádzajú ťažiskom prierezu, nazývame hlavnými centrálnymi momentmi zotrvačnosti prierezu. Polomer zotrvačnosti, napr. k osi z je definovaný vzťahom kde I z je moment zotrvačnosti plochy S k osi z. Rozmer polomeru zotrvačnosti je dĺžkový a značí takú vzdialenosť od osi z, že plocha S sústredená v tejto vzdialenosti má moment zotrvačnosti I z = i z 2 S. Je teda zrejmé, že najväčšie a najmenšie hodnoty polomeru zotrvačnosti pre osi prechádzajúce jedným bodom budú prislúchať hlavným osiam zotrvačnosti. Príklad 1 Pre obdĺžnikový prierez so stranami b h určite hlavné centrálne momenty zotrvačnosti (obr.9.4). Obr.9.4 Obdĺžnikový prierez Riešenie Hlavné centrálne momenty zotrvačnosti určíme podľa hore uvedených vzťahov. Pretože poloha ťažiska je jednoznačne daná, potrebujeme ešte určiť momenty zotrvačnosti a deviačný moment k dvom navzájom kolmým osiam prechádzajúcim ťažiskom prierezu I z a I y. Podľa definície [m 4 ] [m 4 ] Potom centrálne hlavné momenty zotrvačnosti sú: 120

Z výsledku je zrejmé, že osi z a y sú hlavnými centrálnymi osami zotrvačnosti prierezu. V prípade štvorcového prierezu b = h = a bude Príklad 2 Určite momenty zotrvačnosti obdĺžnikového prierezu k osiam z a y, ktoré sú vodorovne posunuté od centrálnych osí zotrvačnosti prierezu o hodnotu a (obr.9.5). Obr.9.5 Posunuté osi Riešenie Momenty zotrvačnosti (kvadratické momenty plochy prierezu) možno určiť priamo z definície alebo pomocou Steinerovej vety. Použitím Steinerovej vedy dostaneme: Príklad 3 Určite hlavné centrálne momenty zotrvačnosti medzikruhového prierezu podľa obr.9.6. 121

Obr.9.6 Medzikruhový prierez Riešenie Pre kruhový prierez platí: Polárny moment zotrvačnosti medzikruhu bude rovný rozdielu polárneho momentu prierezu priemeru D a vybratej kruhovej časti prierezu d Potom Je zrejmé, že I z a I y sú zároveň hlavnými centrálnymi momentmi zotrvačnosti prierezu. Každá os predchádzajúca ťažiskom medzikruhového prierezu je hlavnou centrálnou osou zotrvačnosti. V prípade plného prierezu (d = 0) bude 122

Príklad 4 Určite hlavné centrálne momenty zotrvačnosti rovnoramenného L - valcovaného profilu (obr.9.7). Obr.9.7 Zložený profil Riešenie 1. Určime polohu ťažiska prierezu. 2. Určíme I z', I y' a D z'y' k zvoleným navzájom kolmým osiam z a y, ktoré prechádzajú ťažiskom prierezu. 3. Určime hlavné centrálne momenty zotrvačnosti I 1, I 2. 1. Polohu ťažiska prierezu určíme zo statických momentov plochy prierezu ku vhodne zvoleným osiam z a y U z a U y : 2. pričom U z1 a U z2 sú statické momenty plôch S 1 = hb a S 2 = b(h-b). Vzhľadom na symetriu prierezu je zrejmé, že y T = z T Moment zotrvačnosti k osi z podľa Steinerovej vety bude (obr.9.8): 123

Obr.9.8 Kvadratické momenty L profilu Tým je I z' určený. Vzhľadom na symetriu prierezu platí: Deviačný moment pretože deviačné momenty plôch S 1 a S 2 k osiam prechádzajúcim ťažiskami časti prierezu sú rovné nule. 3. Hlavné centrálne momenty sú: 124

Možno dokázať, že I. centrálna os zotrvačnosti zviera s osou z uhol 45 a II. Centrálna os je na ňu kolmá. Poznámka: Podobným spôsobom určujeme momentové charakteristiky aj pre iné typy zložených plôch. Pre najčastejšie používané prierezy valcovaných profilov (C, I, L a iné) sú momenty zotrvačnosti prierezov stanovené v strojníckych tabuľkách. 125