321
ZADATAK I PODJELA STATIKE Statikom se naziva disciplina teorijske mehanike koja proučava zakone slaganja sila i uslove ravnoteže materijalnih tijela. S obzirom na to da materijalna tijela, osim u čvrstom, mogu biti u tečnom i gasovitom stanju, mi ćemo proučavati samo ravnotežu krutih tijela, dok se ravnoteža tečnih i gasovitih tijela proučava u hidrostatici i aerostatici.

1-72 MEHANIKA 1 2011

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: 1-72 MEHANIKA 1 2011

ZADATAK I PODJELA STATIKE

• Statikom se naziva disciplina teorijske mehanike koja proučava zakone slaganja sila i uslove ravnoteže materijalnih tijela.

• S obzirom na to da materijalna tijela, osim u čvrstom, mogu biti u tečnom i gasovitom stanju, mi ćemo proučavati samo ravnotežu krutih tijela, dok se ravnoteža tečnih i gasovitih tijela proučava u hidrostatici i aerostatici.

Page 2: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Grafički i analitički traženja rješenja

U statici postoje, i uobičajena su, dva metoda za nalaženje nepoznatih veličina: grafički i analitički.

• Grafičkim način rješavanja zadataka je brz i pouzdan, ali se u njemu prave manje greške izazvane netačnim crtanjem.

• Analitički način rješavanja statičkih problema sastoji se iz računanja nepoznatih veličina.

• Oba metoda imaju svoje prednosti i nedostatke i obično se prim jenjuju kombinovano. Analitičkim metodom ispravljamo sitne greške i netačnosti nastale crtanjem, a grafičkim uočavamo krupne greške nastale računanjem.

Page 3: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Statika u ravni i statika u prostoru

Prilikom razamtranja ravnoteže tijela pod djelovanjem sila možemo razlikovati dva slučaja:

a) sile koje djeluju na tijelo nalaze se u istoj ravni,

b) sile koje djeluju na tijelo ne nalaze se u istoj ravni, nego u različitim ravnima u prostoru.

Page 4: 1-72 MEHANIKA 1 2011

• Mi ćemo sada proučavati samo statiku ravni, tj. slučajeve ravnoteže krutih tijela kod kojih se sve sile koje djeluju na tijelo nalaze u jednoj ravni.

Page 5: 1-72 MEHANIKA 1 2011

PITANJA:

– Sta je zadatak statike?– Koji se metodi upotrebljavaju u proučavanju i

rješavanju statičkih problema?– Sta su prednosti, a šta nedostaci tih metoda?– Sta je to statika u ravni, a šta statika u prostoru?

Page 6: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Šta zanči "sila" u mehanici?

• U svakodnevnom govoru riječ "sila" predstavlja više pojmova: snagu, moć, jačinu, težinu ili neki uzrok koji može da promijeni stanje materijalnog tijela u kojem se ono nalazi. Riječ "sila" se upotrebljava i u mehanici i predstavlja svaki uzrok koji može da promijeni stanje mirovanja ili kretanja materijalnog tijela.

Page 7: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Aktivne i reaktivne sile

• aktivne ili dinamičke sile – to su sve sile koje mogu da izazovu kretanje,

• i otporne ili reaktivne sile – to su sve sile koje sprečavaju kretanje

• Otporne ili reaktivne sile se javljaju samo kao reakcija djelovanju aktivnih sila. One ne mogu izazvati promjenu ravnoteže ili kretanja materijalnih tijela,

Page 8: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Aktivna sila turbine i klipa

Page 9: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Reaktivne sile zida i

Page 10: 1-72 MEHANIKA 1 2011

• Najznačajnija od svih aktivnih sila je sila Zemljine teže

Page 11: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Unutrašnje sile

• Sve ove sile koje smo do sada spomenuli djeluju na tijelo sa vanjske strane i nazivaju se vanjske sile.

• Ako na krajeve opruge djelujemo silama F, opruga se neće rastegnuti onoliko koliko želimo sve dok sila F nema određenu vrijednost.

• Zašto? Zato što se djelovanju vanjskih sila suprotstavljaju unutrašnje sile u opruzi koje sprečavaju njeno rastezanje.

Page 12: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Suprotstavljene unutrašnje sile

Page 13: 1-72 MEHANIKA 1 2011

MJERENJE SILE

• Sila se u svakodnevnoj praksi mjeri pomoću naprava kojima se mjereni intenzitet sile upoređuje s već ranije određenim uzorkom sile.

• Kalsične su mehaničke vage izvanredni primjeri za objašnjenje načina mjerenja sile, a to je u okviru izučavanja tehničke mehanike.

Page 14: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Težina se izražava u N a ne kg

• U svakodnevnom životu težinu tijela rijetko izražavamo u njutnima (težina je sila nastala djelovanjem Zemljine teže), nego je u upotrebi jedinica kilogram.

• Kilogram je jedinica za mjerenje mase, pa u trgovinama kupujemo npr. 5 kg mase šećera a ne težine.

Page 15: 1-72 MEHANIKA 1 2011

• Jedinica za silu je, kako smo već ranije rekli, njutn (N).

• To je sila koja masi od 1 kg daje ubrzanje od 1 m/s2 .

• Izvedene veće jedinice za silu su: dekanjutn (1 daN = 10 N), kilonjutn (1 kN = 1000 N), meganjutn (1 MN = 106 N = 103 kN).

Page 16: 1-72 MEHANIKA 1 2011

GRAFIČKO PREDSTAVLJANJE SILE

• Svaka sila je kao i sila zemljine teže, određena: veličinom, pravcem, smjerom i napadnom tačkom.

• Pod veličinom sile (jačinom ili intenzitetom) podrazumijeva se jačina njenog djelovanja.

Page 17: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Napadna linija sile

• Pravac duž kojeg djeluje sila naziva se napadna linija sile. Ona se kod sile teže poklapa s pravcem viska.

• S obzirom na napadnu liniju, sile mogu biti vertikalne, horizontalne i kose

Page 18: 1-72 MEHANIKA 1 2011

• Kako prava linija nije orijentisana, jer se po njoj može ići u oba pravca, to se onda naznačuje pozitivan i negativan smjer i tada ona postaje osa (npr. apscisna +Ox i -Ox o.

• Zbog toga se naznačuje i smjer djelovanja sile, onaj u kome ona djeluje.

Page 19: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Napadna tačka sile

• Pod napadnom tačkom sile podrazumijeva se tačka tijela u kojoj se prenosi djelovanje na samo tijelo.

Page 20: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Napadna tačka sile

Page 21: 1-72 MEHANIKA 1 2011

• Kada teret G visi o užetu prebačenom preko kotura K i vezanom za tačku B (kraj grede AB), tada se uticaj te ta G2 osjeća u tački B poluge.

• Znači, napadna tačka sile G2 je u tački B, jer je to tačka u kojoj ta sila djeluje na tijelo.

Page 22: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Skalarne veličine

• U fizici smo upoznali izvjesne veličine za koje je bilo dovoljno poznavati samo jedan podatak ili predznak (npr. dužina, temperatura +10°C ili -15°C).

• Tj. bilo je dovoljno poznavati smao jedan broj (skalar).

• Ovakve veličine nazivamo skalarne (brojne) veličine jer se mogu predstaviti na brojnoj skali.

Page 23: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Vektorske veličine

• Međutim, za poznavanje sile potrebno je više podataka, jer je ona vektorska veličina - vektor, kao i brzina i ubrzanje, zbog čega se sila pre stavlja vektorom F (si. 2.5a).

• Početna tačka A vektora A A . je napadna tačka sile. A1 je završna tačka vektora, pa prava kroz tačke A i A1 predstavlja napadnu liniju sile.

Page 24: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Vektor sile F

Page 25: 1-72 MEHANIKA 1 2011

AKSIOMI STATIKE Prvi aksiom

1. Ako na slobodno tijelo djeluju dvije sile, onda to tijelo može da se nalazi u ravnoteži samo ako su te sile jednake po veličini (F1 = F2) i ako su usmjerene duž istog pravca u suprotnim smjerovima.

Page 26: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Drugi aksiom

2. Djelovanje datog sistema sila na kruto tijelo ne mijenja se ako se datom sistemu sila doda ili oduzme drugi uravnoteženi sistem sila.

Page 27: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Drugi aksiom važi samo za kruta tijela

• Drugi aksiom statike važi samo prilikom određivanja ravnoteže krutih tijela, ali se, prilikom određivanja unutrašnjih sila, napadna tačka sile koja djeluje na tijelo ne smije pomjerati.

Page 28: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Promjena unutrašnjih sila promjenom napadne tačke

Page 29: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Treći aksiom

3. Rezultanta dviju sila koje napadaju kruto tijelo u jednoj tački jednaka je geometrijskom (vektorskom) zbiru tih sila s napadnom tačkom u istoj tački.

Page 30: 1-72 MEHANIKA 1 2011
Page 31: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Četvrti aksiom

4. Dva materijalna tijela uvijek djeluju jedno na drugo silama istih intenziteta duž istog pravca (napadne linije), ali u suprotnim smjerovima.

Page 32: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Peti aksiom - princip ukrućivanja

5. Ako se bilo koje deformabilno tijelo pod djelovanjem datog sistema sila nalazi u ravnoteži, onda će ravnoteža da se održi i tada kada se tijelo ukruti.

Page 33: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Primjer užeta i lanca

• Ako je npr., uže opterećeno silama u ravnoteži (a uže je deformabilno tijelo), ono bi ostalo u ravnoteži i ako bismo ga ukrutili, tj. pretvorili u kruti štap. Isti slučaj je i s lancem koji bi ostao u ravnoteži i kada bismo njegove karike zavarili.

Page 34: 1-72 MEHANIKA 1 2011

PITANJA:• Šta je to sila?• Kakve su to aktivne ili dinamičke sile?• Kakve su to otporne ili reaktivne sile?• Kakve su osobine aktivnih, a kakve reaktivnih sila?• Navedite po nekoliko primjera aktivnih i otpronih (reaktivnih) sila.• Šta su to vanjske, a šta unutrašnje sile?• Navedite nekoliko primjera unutrašnjih sila.• Koja je najčešća aktivna sila?• Kako se mjeri sila?• U kojim jedinicama se mjeri sila?• Čime se definiše sila?• Sta su to veličina, napadna liniju, smjer i napadna tačka sile?• Kako se grafički, a kako analitički predstavlja sila?• Koje su veličine vektorske, a koje skalarne?• Navedite po nekoliko primjera za vektorske i skalarne veličine.

Page 35: 1-72 MEHANIKA 1 2011

SISTEM SUČELJENIH SILA

Neka na tačku A djeluje sistem od četiri sučeljne sile: F1, F2,F3 i F4 (si. 3.11.).

• (a) Rezultantu tih sila možemo naći tako što ćemo sistemom paralelograma,

• (b) i primjenjujući trougao sila respektivno za sile F1, F2,F3 i F4.

Page 36: 1-72 MEHANIKA 1 2011

• Rezultantu ovog sistema sila možemo naći i primjenjujući trougao sila respektivno za sile F1, F2,F3 i F4 (sl.3.12.), pri čemu označimo krajeve sila tačkama B, C, D i E.

Page 37: 1-72 MEHANIKA 1 2011

a) Slaganje sistema sučeljenih sila pomoću paralelograma sila

Page 38: 1-72 MEHANIKA 1 2011

b ) Slaganje sistema sučeljenih sila pomoću trougla sila

Page 39: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Prilikom crtanja poligona sila potpuno je svejedno kojim će se redom nanositi sile jedna iza druge. Na prvo je nanesena sila F1 zatim F4, iza nje sila F2 i, na kraju, sila F3 a dobijena rezultanta je ista.F1 + F2 + F3 + F4 .... + Fn = ΣFi

F1 + F2 + F3 + F4 .... + Fn = ΣFi

Page 40: 1-72 MEHANIKA 1 2011

GRAFIČKO RAZLAGANJE (RASTAVLJANJE) SILA NA DVIJE

KOMPONENTEDa bi se sila mogla jednoznačno razložiti u dvije komponente, moraju nam biti poznati uslovi pod kojima ćemo vršiti rastavljanje, a ti uslovi su:

• poznati pravci komponenata,• poznata jedna komponenta po pravcu,

veličini smjeru, i• poznata jedna komponenta po pravcu, a

druga po veličini.

Page 41: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Rastavljanje sile u dvije sučeljene komponente

F=F1 + F2

Page 42: 1-72 MEHANIKA 1 2011

• Kod proučavanja analitičke metode za rješavanje zadataka statike neophodno je poznavanje načina za projektovanje sile na zadane ose, tj. rastavljanje sile na komponente.

Page 43: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Projektovanje sile na ose Dekartovog sistema

x = F • cos αy = F • sin α

Page 44: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Pošto je β = 90 - αOnda je cos (90 - α) = sin a

Slijedi da jex = F • cos α , y = F • sin αx2 + y2 = F2 (sin2 a + cos2 a)

Page 45: 1-72 MEHANIKA 1 2011

• Pošto je sin2 α + cos2 α = 1, dobit ćemo da je: F =

cos α = ; sin α =

22

y x

F

xF

y

Page 46: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Projekcija više sila na osu

• Ono što smo naučili o projekciji jedne sile na ose i izračunavanju sile, kada su poznate njene projekcije, ista logika vrijedi i za sistem sila.

• Uzmimo sistem sučeljenih sila koje napadaju tačku A i pomoću poligona sila nađimo njihovu rezultantu

Page 47: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Projekcija više sila na osu

x1 = a1b1; x2 = b1c1 ; x3 = c1d1.; x4 = d1e1

Page 48: 1-72 MEHANIKA 1 2011

• Slaganjem sila F1 , F2 , F3 , F4 dobili smo otvoreni poligon abcde, čija stranica ae predstavlja rezultantu F ovog sistema sila.

• Ako sada svaku od sila projektujemo na osu Ox, dobit ćemo da je:

xr = a1e1

Page 49: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Pošto je Fr = F1 + F2 + F3 + F4

Očigledno je da je: xr = x1+x2 + x3 + x4

yr = y1+y2 + y3 + y4

Page 50: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Budući da vrijedi:

F1 + F2 + F3 + F4 .... + Fn = Σfi

Onda vrijedi i:

x1+x2 + x3 +... xi = Σxi

y1+y2 + y3 +... yi = Σyi

Page 51: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Slijedi Fr =

22

y x rr 2

i

2

i )y( )( x

=

cos α = xr /Fr ; sin α = yr /Fr tg α =

xr /yr

=

Page 52: 1-72 MEHANIKA 1 2011

PITANJA:• Šta je to slaganje, a šta razlaganje sila?• Sta su to sučeljene sile?• Šta su to kolinearne sile?• Sta su to paralelne, a šta antiparalelne sile?• Kako se grafički nalazi rezultanta dviju kolinearnih sila, a kako sistema kolinearnih

sila?• Na koji način se može naći grafičkim putem rezultanta dviju kosih sučeljenih sila?• Sta je to paralelogram, a šta trougao sila?• Kako se može naći rezultanta sistem sučeljenih sila?• Šta je to poligon sila, a šta vektor rezultante sistema sila?• Kako se može razložiti sila na dvije sučeljene komponente?• Šta je to projekcija sile na osu ?• Čemu je jednaka projekcija sile na osu?• Kako glasi pravilo o projekcijama?• Koji je grafički uslov za ravnotežu sistema sučeljenih sila?• Koji je anlitički uslov za ravnotežu sistema sučeljenih sila?

Page 53: 1-72 MEHANIKA 1 2011

SLAGANJE SILA U RAVNI

DEFINIRANJE POJMA SUČELJEN IH I PARALELNIH SILA

Page 54: 1-72 MEHANIKA 1 2011

SLAGANJE SILA U RAVNI

DEFINIRANJE POJMA SUČELJENIH I PARALELNIH SILA U statici, rješavamo dvije vrste problema:• sistem sila koji napada tijelo, ili jednu tačku, svodimo

na prostiji oblik (slaganje ili redukcija sila) i• postavljamo uslove pod kojima će tijelo, ili tačka,

pod djelovanjem sila ostati u stanju mirovanja, tj. ispitujemo ravnotežu sistema sila.

Page 55: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Sistemi sila

• Više sila čine sistem sila, koji može da leži u jednoj ravni (tj. napadne linije svih sila tog sistema se nalaze u jednoj ravni) i tada se radi o ravnom sistemu sila.

• Kada, pak, sve napadne linije sila ne leže u istoj ravni, tada se radi o prostornom sistemu sila.

• Mi ćemo izučavati samo slučajeve kada na tijelo djeluje ravni sistem sila, tj. statiku u ravni.

Page 56: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Slaganje i razlaganje sila

• Prvi zadatak se naziva slaganje ili redukcija sila. Sila koja svojim djelovanjem zamjenjuje djelovanje svih ostalih sila sistema naziva se rezultanta, dok su ostale sile njene komponente.

• Obratno od slaganja, sila se može razložiti na svoje komponente, što se naziva razlaganje sile na komponente.

Page 57: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Sistem sučeljenih sila• Kod sistema koji se sastoje od dvije ili više sila

razlikujemo nekoliko slučajeva. Ako se, na primjer, napadne linije svih sila sistema sijeku u jednoj tački, tada taj sistem nazivamo sistem sučeljenih sila.

Page 58: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Sistem kolinearnih sila

• Poseban slučaj sistema sučeljenih sila je sistem kolinearnih sila, a to je slučaj kada sile djeluju duž iste napadne linije.

Page 59: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Sistem paralelnih sila

• Ako imamo dvije ili više sila čije napadne linije leže na paralelnim pravcima, onda to zoveemo sistem paralelnih sila.

Page 60: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Sistem antiparalelnih sila

• U slučajevima kada imamo sis tem od dvije ili više sila koje su para lelne, ali su različitih smjerova, to je sistem antiparalelnih sila.

Page 61: 1-72 MEHANIKA 1 2011

GRAFIČKO ODREĐIVANJE REZULTANTE SILA

Page 62: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Sabiranje dviju kolinearnih silaistog i suprotnog smjera

Neka tačku A napadaju dvije kolinearne sile istog smjera F1 i F2. Ako iz tačke a, u razmjeri uf crtanja prenesemo vektor ab on predstavlja silu F1 = uF ·ab, a zatim nadovežemo vektor bc (u istoj razmjeri uF -tako da je F2 = uF ·bc , onda vektor ac, u istoj razmjeri crtanja, predstavlja rezultantu

Fr = uF ·ac.

Page 63: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Slijedi zaključak:

• Rezultanta dviju kolinearnih sila, suprotnog smjera, jednaka je po veličini razlici veličina sila, kolinearna je s njima, ima istu napadnu tačku, ali smjer sile većeg intenziteta.

Page 64: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Sabiranje kolinearnih sila

Page 65: 1-72 MEHANIKA 1 2011
Page 66: 1-72 MEHANIKA 1 2011

• Preko koturova K1 i K2 prebačeno je uže za koje je u tački P pričvršćen teret G. Teret se održava u ravnoteži silama F1 i F2, što ih stvaraju čovjek A i čovjek B. Neka čovjek A vuče uže silom od F1 = 400 N, a čovjek B silom od F2 = 300 N. Napadna tačka djelovanja sila F1 i F2, je tačka P.

Page 67: 1-72 MEHANIKA 1 2011

• Prostim sabiranjem sila F1 i F2 zaključujemo da je ukupna sila kojom djeluju ljudi na teret G ravna 700 N, tj. da bi ovakvim djelovanjem na užad moglo da se održi u ravnoteži tijelo težine G = 700 N. Međutim, u stvarnosti to nije tako, jer je, prema trećoj aksiomi statike, rezultanta ovih dviju sila (F1 i F2) jednaka geometrijskom zbiru tih sila.

Page 68: 1-72 MEHANIKA 1 2011

• Ako sada, u izvjesnoj razmjeri nanesemo sile F1 i F2, dobit ćemo tačke A i B, pa će biti: F=uF · PA i F2 = u F · PB. Kada nad ovim dvjema šijama konstruiramo paralelogram PAP'B, njegova dijagonala predstavlja rezultantu sila F1 i F2, tj. Fr = F1 i F2 ili

Fr = u F · PP'

Page 69: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Fr = u F · PP'• Da bi teret bio u ravnoteži, nejgova težina G mora

biti jednaka rezultanti sile F1 i F2, tj. sili Fr. • Ako su, u našem slučaju uglovi c i β koje zaklapaju

sile s vertikalom α = 30° i β = 60°, a razmjera uF = 100 N/l cm, dobit ćemo to da nam rezultanta F. djeluje vertikalno naviše i da njena veličina iznosi Fr = 500 N.

Page 70: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Slaganje nekolinearnih sila na dva načina

Slaganje, tj. iznalaženje rezultante dviju sučeljenih sila koje nisu kolinearne, nego kose možemo izvršiti na dva načina:

• po pravilu paralelograma i• konstrukcijom tzv. trougla sile koji, ustvari,

predstavlja polovinu tog paralelograma.

Page 71: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Slaganje dvije nekolinearne sile

Page 72: 1-72 MEHANIKA 1 2011
Page 73: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Zamišljanje povećanog tijela

• U slučaju kada se pravci djelovanja sila sijeku van tijela rezultantu tih sila možemo odrediti tako što ćemo zamisliti da smo povećali dimenzije tijela (označeno crtkanim linijama).

• Poslije toga prenosimo sile u sjecište O i nalazimo rezultantu koja se onda duž njene napadne linije može prenijeti u bilo koju tačku C.

Page 74: 1-72 MEHANIKA 1 2011
Page 75: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Dodavanje dvije kolinearne sile F'= - F "

• Kada se, pak, napadne linije sila sijeku van crteža (sl.3.10b), tada u tačkama A i B možemo dodati dvije kolinearne sile F'= - F " i pomoću tih dviju proizvoljnih sila konstruirati rezultante Fr' i Fr".

• Tako onda, slaganjem ovih dviju pomoćnih rezultanata dobijamo rezultantu,Fr tj. rezultantu sila F1 i F2.

Page 76: 1-72 MEHANIKA 1 2011

SISTEM PROIZVOLJNIH SILA U RAVNISTATIČKI MOMENT SILE ZATAČKU

• Za objašnjenje pojma momenta sile u ovom trenutku nam je dovoljno razmotriti promjenu stanja mirovanja tijela, i izazazivanja njegovog kretanja.

Page 77: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Moment sile• U ovom slučaju sila F ima obrtno, a ne

translatorno djelovanje. Tačka O oko koje se ploča obrće, naziva se obrtnom ili momentnom tačkom, a normalno rastojanje (a) od obrtne tačke do pravca djelovanja sile naziva se krak sile.

• U prvom slučaju sila F se od obrtne tačke A nalazila na kraku a, a u drugom slučaju na kraku a1. Možemo uočiti da smo povećanjem kraka, uz djelovanje iste obrtne sile, povećali obrtno djelovanje sile.

Page 78: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Moment sile

M= F a∙M1= F a∙ 1

Page 79: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Površina momenta sile• Ako sada silu F pomjerimo po njenom pravcu,

ne mijenjajući joj veličinu i smjer, tako da njena napadna tačka bude u tački A’ a njen kraj u tački B’ njezin moment, u odnosu na tačku 0, će opet biti jednak.

M = F ∙ aM = 2 ∙ površina ABO

Page 80: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Može se zaključiti da moment sile ima sljedeće osobine:

• Moment sile zavisi od intenziteta sile F i dužine kraka a.• Moment sile je pozitivan (ima znak "plus") kada je

djelovanje sile usmjereno u smjeru obrnutom od kretanja kazaljke na satu, a negativan (ima znak "minus") kada je djelovanje sile usmjereno u smjeru kretanja kazaljke na satu).

• Moment sile se ne mijenja pri pomjeranju napadne tačke sile duž njene napadne linije.

• Moment sile za tačku O jednak je nuli samo u slučaju kada je sila jednaka nuli ili, pak, ako napadna linija sile prolazi kroz tačku O, tj. kada je krak sile jednak nuli.

• Brojčana vrijednost momenta prikazana je dvostrukom površinom trougla što ga čini vektor sile s obrtnom tačkom.

Page 81: 1-72 MEHANIKA 1 2011

MOMENTNO PRAVILO (VARINJONOVA TEOREMA)

• Francuski naučnik Pjer Varinjon (1654-1722.), je postavio tzv. momentno pravilo (Varinjonova teorema), koje glasi: Moment rezultante ravnog sistema sila za proizvoljnu tačku jednak je algebarskom zbiru momenata komponenata za istu tačku.

Page 82: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Varinjonova teoremaMx =2 ∙ ΔABC =AC CB’ = AC ∙ ∙ X1

XR = X1+ X2+X3....+ Xi YR= Y1+ Y2+Y3....+ Yi

AC X∙ R =AC X∙ 1 + AC X∙ 2 + AC X∙ 3

• Mx1 = AC · X1

• Mx2 = AC · X2

• Mx3 = AC · X3

• ACXr=∑(AC∙Xi)

Mr =∑Mi

Page 83: 1-72 MEHANIKA 1 2011

SLAGANJE PROIZVOLJNOG SISTEMA SILA U RAVNI

Kod slaganja dviju paralelnih sila možemo izvući sljedeći zaključak: rezultanta dviju paralelnih sila jednaka je po intenzitetu zbiru intenziteta njenih komponenata, paralelna im je i usmjerena na istu stranu, a napadna linija rezultante prolazi između napadnih tačaka komponenata i nalazi se bliže sili koja je većeg intenziteta.

Page 84: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Grafičko određivanje rezultante sistema sila (verižni poligon)

F = uF ab ∙

Page 85: 1-72 MEHANIKA 1 2011

SLAGANJE SISTEMA SILA POMOĆU VERIŽNOG POLIGONA

Page 86: 1-72 MEHANIKA 1 2011

ZADATAK

Štap AH je u tačkama B,C,DiE napadnut silama F1 = 30 kN, F2 = 20 kN, F3 = 25 kN i F4 = 15 kN,

za dužinu ul = 1m/1 cm, za silu uf = 10kN/1 cm.

Page 87: 1-72 MEHANIKA 1 2011
Page 88: 1-72 MEHANIKA 1 2011

SPREG SILA

Fr = F+F

IliFr = F-F= 0

M = —F · d (u smjeru kretanja kazaljke na satu).

Page 89: 1-72 MEHANIKA 1 2011

• Ukupan momenat obiju sila, u odnosu na tačku O, će biti:

M=F • l + F(l+d) = -F • l + F • l + F • dM = F • d

Page 90: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Konačno možemo zaključiti sljedeće:

• Dvije paralelne sile istih intenziteta, suprotnih smjerova čine spreg sila.

• Rezultanta ovakvog sistema sila jednaka je nuli.

• Moment sprega sila jednak je umnošku jedne od njih i međusobnog rastojanja njihovih napadnih linija.

Page 91: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Pozitivno i negativno djelovanje sprega sila

Page 92: 1-72 MEHANIKA 1 2011

TRANSFORMACIJE SPREGA SILA• Spreg sila koji djeluje na kruto tijelo može se

zamijeniti bilo kojim drugim spregom koji leži u istoj ravni i ima isti moment, a da se time neće promijeniti uticaj djelovanja na tijelo.

M = -F·dili M = -Fr·d1

Page 93: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Može se kazati sljedeće

–Djelovanje datog sprega sila ne mijenja se ako krak sprega zakrenemo za proizvoljni ugao,

–Kod datog sprega može se mijenjati intenzitet sila ili krak sprega, ali tako da se pri tome moment sprega sila ne promijeni.

Page 94: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Uzmimo da na materijalno tijelo djeluje u istoj ravni više spregova (F1, F2'), (F2, F2'), koji imaju krakove iste dužine d:

M = F · d

Page 95: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Fr = + F1 + F2 - F3

Fr' = - F1

' – F2' + F3

'

Mr = Fr · d = (– F1 – F2 + F3) · d

M1 = F1 · d1

M2 = F2 · d2

M3 = F3 · d3

Mr = M1 + M2 + M3 = Σ Mi

Page 96: 1-72 MEHANIKA 1 2011

SLAGANJE SILE I SPREGA• Sila i spreg koji djeluju u jednoj ravni mogu se

složiti u jednu silu, potpuno jednaku datoj sili čija je napadna linija pomjerena paralelno u novu napadnu tačku za veličinu d’:

Page 97: 1-72 MEHANIKA 1 2011

REDUKCIJA SILE NA DATU TAČKU• Sila se redukuje na datu tačku B ako se

paralelno pomjeri u tu tačku i doda joj se spreg momenta F • d, iz tačke A, gdje je d krak sprega, tj. najkraće rastojanje napadnih linija sila kroz tačke A i B.

M0 = - F · d

Page 98: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Razlika između sprega i momenta• Sila, dakle, izaziva translaciju, spreg čisto obrtanje,

dok moment sile izaziva kombinaciju translacije i obrtanja.

• Zbog toga se pri konstrukciji mašinskih dijelova teži da se djelovanje momenta zamijeni djelovanjem sprega.

Page 99: 1-72 MEHANIKA 1 2011

PITANJA:• Kakvo, osim translatomog, može još biti djelovanje sile na tijelo?• Šta je to statički moment sile?• U kojim jedinicama se mjeri moment?• Čime je planimetrijski predstavljen moment sile za tačku?• Od čega zavisi moment sile?• Kako glasi momentno pravilo (Varinjonova teorema)?• Šta je to spreg sila?• Čime je planimetrijski predstvljen moment sprega sila?• U kojim jedinicama se mjeri moment sprega sila?• Smije li se spreg sila pomjeriti u ravni djelovanja, a da se njegovo

djelovanje na tijelo ne promijeni?• Može li se spreg sila transformirati u drugi istog momenta i kako?

Page 100: 1-72 MEHANIKA 1 2011

• Kako se slažu spregovi sila?• Čemu je jednak rezultantni momenat više spregova koji djeluju u

jednoj ravni?• Može li se slagati sila sa spregom sila?• Objasni slaganje sile i sprega?• Šta je rezultat slaganja sile i sprega?• Šta je to redukcija sile na tačku?• Kako se vrši redukcija sile na datu tačku?• Objasni razliku između momenta i sprega sila.• Zašto se u praksi prilikom konstruiranja mašinskih dijelova nastoji

zamijeniti moment sa spregom?• Šta je to verižni poligon sila?• Šta je to pol sila i kako se on izabira?• Da li veličina rezultante i njen položaj zavise od mjesta koje se izabere

za pol sila?

Page 101: 1-72 MEHANIKA 1 2011

STATIČKI I GRAFIČKI USLOVI RAVNOTEŽE SILA U RAVNI

• Uslovi za ravnotežu sistema sila u ravni mogu se izraziti grafički i analitički.

Page 102: 1-72 MEHANIKA 1 2011

• Možemo zaključiti da će sila F5 s rezultantom sila F1, F2, F3 i F4 (Fr prikazano crtkano na slici) obrazovati spreg sila koji će imati obrtno djelovanje na tijelo. Ovo je otvoren verižni poligon, a zatvoren poligon sila.

Page 103: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Iz svega ovoga možemo postaviti grafičke uslove ravnoteže sistema sila u ravni:

Sistem sila u ravni je u ravnoteži ako su zadovoljeni sljedeći uslovi:

a)sile moraju činiti zatvoren poligon, što znači da je rezultanta jednaka nuli i

b) sile moraju imati zatvoren verižni poligon sila, što isključuje mogućnost da se sistem sila svodi na spreg sila.

Page 104: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Pri slaganju proizvoljnog ravnog sistema sila moguća su tri slučaja:

1. zatvoren poligon sila i zatvoren verižni poligon - sistem je u ravnoteži;

2. zatvoren poligon sila, a otvoren verižni poligon - sistem se svodi na spreg sila, sistem nije u ravnoteži;

3. otvoren poligon sila, a zatvoren verižni poligon - sistem se svodi na rezultantu, sistem nije u ravnoteži.

Page 105: 1-72 MEHANIKA 1 2011

ANALITIČKI USLOVI RAVNOTEŽE SILA U RAVNI• Neka na tijelo djeluje sistem od tri sile u tačkama

A,B i C. Odaberimo sada proizvoljnu tačku O i redukujmo sve tri sile na tu tačku O:

Page 106: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Još je potrebno da u tačku O dodamo momente:Da bi proizvoljni ravni sistem sila bio u ravnoteži,

moraju biti zadovoljeni sljedeći uslovi: a)vektor sistema mora biti jednak nuli i b)glavni moment sistema za tačku O, mora biti

jednak nuli, tj:

Page 107: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Uslovi ravnoteže u analitičkom obliku koji proizlaze iz jednačina mogu se dobiti u obliku.

• Osnovni oblik uslova ravnoteže je:

Page 108: 1-72 MEHANIKA 1 2011

PITANJA:

• Koji su grafički uslovi ravnoteže sistema sila u ravni?• Šta je to glavni vektor sistema, a šta glavni moment

sistema za tačku?• Kako glasi analitički uslov ravnoteže sistema sila u

ravni?• U kakvim oblicima izražavamo analitičke uslove

ravnoteže sistema sila u ravni?• Koji su uslovi dovoljni za ravnotežu sistema

paralelnih sila u ravni?

Page 109: 1-72 MEHANIKA 1 2011

ZADACI ZA VJEŽBANJE Zadatak 1. Izračunati moment što ga u odnosu na

tačku O stvaraju sile F1 = 200 N i F2 = 500 N. Sila F1

ima napadnu tačku A s koordinatama A (5,0), a sila F2 ima napadnu tačku B sa koordinatama B (3,6). Ugao α = 30°.

Page 110: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Rješenje Z1 :

Page 111: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Zadatak 2• Redukovati silu F = 100 N na tačku A, udaljenu

za l = 2m.

Page 112: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Rješenje Z2: U tački A ćemo dodati dvije sile F’ i – F’ po

intenzitetu jednake sili F, pa će biti:

Page 113: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Zadatak 3• Prilikom uvrtanja ručnog svrdla u drvo potrebna je

na krajevima ručice sila F = 100 N. Raspon ručice je l = 40 cm. Kolika bi sila F1 bila potrebna za uvrtanje ako bismo smanjili raspon ručice l1= 30cm?

Page 114: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Rješenje Z3: M = F • l = 100 • 40 = 4000 Ncm Ako želimo postići isti efekat i pri promjeni

ručice, moramo opet imati spreg sila s istim momentom

M = F • l1 = 4000 Ncm

M = F • l = F1 • l1

F1 = F • l/l1 = 100 • 40/30 = 133,3

Page 115: 1-72 MEHANIKA 1 2011

ZADATAK 4Kriva poluga ABCD nalazi se u ravnoteži pod djelovanjem dviju paralelnih sila F', koje obrazuju spreg. Odrediti pritiske na ležišta ako su: AB = a = 15 cm, BC= b = 30 cm, CD = c = 20 cm, F=F'= 300 N.

Page 116: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Rješenje zadatka 4• Momenti ovih spregova moraju biti jednaki, tj.

Page 117: 1-72 MEHANIKA 1 2011

ZADATAK 5 (PISMENI)• 5A) O vertikalni glatki zid

oslonjena je kugla obješena o konac. Ugao koji konac zatvara sa zidom je α = 30°, a težina kugle G = 200 N. Odrediti silu S u koncu i pritisak N kugle na zid.

• 5B) Za vertikalni zid zglobno je pričvršćen horizontalan štap AB, čiji je kraj B za zid vezan uzetom BC. Odrediti unutrašnje sile u štapu i užetu

Page 118: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Rješenje zadatka 5 S = G/ cosα = 200/ 0,866 = 232 NN = S sinα = 232 0,5 =116 N

Page 119: 1-72 MEHANIKA 1 2011

ZADATAK 6• Datu gredu AB održava u horizontalnom položaju

štap CD. Veze u tačkama B,C i D su zglobne, a osa štapa zatvara s horizontalom ugao a = 60°.

• Odrediti otpor zgloba B i silu u štapu CD kad lijevi kraj A grede napada vertikalna sila F = 3000 N, a težinu grede zanemariti.

Page 120: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Rješenje zadatka 6• Pošto ne znamo pravac sile otpora zgloba B, najprije

ćemo potražiti sjecište sile sile F i S koja djeluje uzduž štapa CD. Dobili smo tačku E, a spajanjem tačke E sa zglobom B dobijamo pravac rezultante Odabiramo pogodno mjerilo uf te crtamo poligon sila koji mora biti zatvoren.

• Ugao između F i FB =1200

Rez:• (S=300*3 1/3)• Fb = F = 3000 N

Page 121: 1-72 MEHANIKA 1 2011

ZADATAK 7• Gredica AB dužine l = 3m, na čijem je kraju

pričvršćen teret G = 1000 N oslanja se u tački A na glatku vertikalnu ravan, a u tački C na ivicu. Odrediti otpor zida NA i otpor oslonca NC, ako gredica s horizontom zaklapa ugao α = 30°. Na kojem se rastojanju od tačke A nalazi oslonac C?

Page 122: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Rješenje zadatka 7Ovo je tačno Na= 1156N, Nc= 578N, x=2,25m

Page 123: 1-72 MEHANIKA 1 2011

ZADATAK 8 (PISMENI)• Dizalica, prikazana na slici, sastavljena je od grede

AB i užeta CB. Donji kraj grede vezan je pomoću zgloba A za zid, a gornji B pridržava horintalno uže CB. Težina grede je 1000 N, ugao CAB = α = 45°, a težina tereta G = 2000 N. Odrediti silu S u užetu i vertikalnu komponentu otpora ležišta A.

Page 124: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Rješenje zadatka 7

Page 125: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Zadatak 5A• Kolike su vrijednosti vertikalne i horizontalne

komponente F1 i F2 čija rezultanta FR = 6 KN djeluje pod uglom α = 60° prema horizontali? Zadatak riješi grafički i analitički.

2

Page 126: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Rješenje 5A

• F1 = FR /cos α =6/0,5 = 12 KN

• i F2 = F1 * sin α =6,0 * sin60 =10,4 KN

• čija rezultanta FR = 6 KN

Page 127: 1-72 MEHANIKA 1 2011

ZADATAK 5B• Dva konja kreću se duž obale kanala stalnom brzinom i vuku pomoću

dva konopca čamac. Konopci (užad) zatvaraju između sebe ugao od 900 . Sile u konopcima iznose

F1 = 8 kN i F2 = 12 kN.

Treba odrediti rezultantu sila u konopcima i uglove α i β koje konopci zatvaraju s obalama kanala tako da se čamac stalno kreće paralelno s obalama.

Page 128: 1-72 MEHANIKA 1 2011

RJEŠENJE 5BSila FR = 14,5 kN i uglovi α=56,30, β=33,70.

FR = (F12+F22)1/2 =14,5

α= arc tg F2/F1 =56,30

Page 129: 1-72 MEHANIKA 1 2011
Page 130: 1-72 MEHANIKA 1 2011

• Dva radnika pokušavaju da obore stablo Jedan vuče sa 500 N, a drugi sa 400 N u datim pravcima (si 2.54). Kolikom jačinom bi morao vući jedan radnik ako bi htio da izazove isto djelovanje? U kojem smjeru bi morao vući u odnosu na pravac djelovanja sile od 400 N?

Page 131: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Rješenje

a) FR = 700 N, b) α = 42,5°

Page 132: 1-72 MEHANIKA 1 2011

8. Zatezna remenica A oscilira oko obrtne osovine O njišući poluge OA. Koliku zateznu silu u remenu proizvodi teg za opterećivanje od 1 900 N?

R: 1460N

Page 133: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Zadatak

• Valjak težine G = 2 KN, naslanja se na dva zida, pod uglom = 30. Kolika je sila otpora u tački A?

Page 134: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Rješenje

tg 30= NA/G →NA =G*tg 30= 1,15

NA =1,15 KN

Page 135: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Dizalica prema slici, opterećena je u čvoru A sa F= 6KN. Kolike sile izaziva ovaj teret u štapovima AB i AC?

Page 136: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Rješenje: FAB = 10 800N, FAC = 12 400N

Page 137: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Dat je sistem od četiri sile koje napadaju tačku O. Sve sile su istog intenziteta i iznose F, = F2 = F3 = F4 = 4 kN. Metodom paralelograma i poligona odredi rezultantu datih sila.

(FR = 10,45 kN)

Page 138: 1-72 MEHANIKA 1 2011

• Tri tegljača vuku tanker. Svaki tegljač razvija silu od 2 500 N. Kolikom silom je tanker vučen? (SI. 2.62)

(Fr = 6 824 N)

Page 139: 1-72 MEHANIKA 1 2011

ZADATAK: Reduciraj zadani skup sila u tačku O.

Nađi Silu F3 ako je sistem u ravnoteži.

450

30

Page 140: 1-72 MEHANIKA 1 2011

ZADATAK:• Semafor mase 140 kg je vezan za stupove pomoću

dva užeta prema slici. Odredi sile u užetima.

111,55

Page 141: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Rješenje:

• 1) ∑yi=0 → S1 * sin30 + S2 *sin 30 = 0

• 2) ∑Xi=0 → S1 * cos30 = S2 *cos 30 = 0

• Iz druge jed. → S1= S2

• Iz prve jed → S1= S2 =140 N

Page 142: 1-72 MEHANIKA 1 2011

ZADATAK:Kugla mase 50 kg miruje na glatkoj vodoravnoj podlozi. Ako na kuglu djeluje sila prema slici F = 500 N, koliko iznosi normalna reakcija podloge?

Page 143: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Rješenje:

Page 144: 1-72 MEHANIKA 1 2011

1. PISMENA ZADAĆA

Page 145: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Zadatak 1 (A i B)A) i B) Za gredu na slici, grafičkom ili analitičkom

metodom nađi rezultantu datih sila, te udaljenost d od lijevog kraja grede na kojoj rezultanta siječe gredu.

A)

B)

Page 146: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Zadatak 22A) O vertikalni glatki zid oslonjena je

kugla obješena o konac. Ugao koji konac zatvara sa zidom je α = 60°, a težina kugle G = 400 N. Odrediti silu S u koncu i pritisak N kugle na zid.

2B) Za vertikalni zid zglobno je pričvršćen horizontalan štap AB, čiji je kraj B za zid vezan uzetom BC. Odrediti unutrašnje sile u štapu i užetu, ako je F=1000N, α = 30°.

2A)

2B)

Page 147: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Zadatak 3 (A i B)3A) Homogena prizmatična greda težine G=

600 N, dužine 4m, oslanja se donjim krajem o glatki pod, a u tački B na zid visine 3 m, zatvarajući s vertikalom ugao od 30°. U tom položaju greda se održava pomoću užeta AC koje je zategnuto po podu. Odrediti silu užetu i otpore NB i $c, a trenje zanemariti.

3B) Dizalica, prikazana na slici, sastavljena je od grede AB i užeta CB. Donji kraj grede vezan je pomoću zgloba A za zid, a gornji B pridržava horintalno uže CB. Težina grede G1= 1000 N, ugao CAB = α = 45°, a težina tereta G2 = 2000 N. Odrediti silu S u užetu i vertikalnu komponentu otpora ležišta A.

3A)

3B)

G1

G2

S

Page 148: 1-72 MEHANIKA 1 2011

1A) Fr= 9KN, d=4m1B) Fr= 8,7KN, d=4,5m

2A) N=116, S=2322 B) T=1730

3A) Nb=150, Nc=525, S=1303B) S=2500, Ya =3000

Page 149: 1-72 MEHANIKA 1 2011

ODREĐIVANJE TEŽIŠTA LINIJA I RAVNI

Page 150: 1-72 MEHANIKA 1 2011

TEŽIŠTE KRIVE LINIJE

Page 151: 1-72 MEHANIKA 1 2011
Page 152: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Težište kružnog luka

Page 153: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Težište polukružne linije

Page 154: 1-72 MEHANIKA 1 2011
Page 155: 1-72 MEHANIKA 1 2011
Page 156: 1-72 MEHANIKA 1 2011
Page 157: 1-72 MEHANIKA 1 2011

ODREĐIVANJE TEŽIŠTA POVRŠINA

Page 158: 1-72 MEHANIKA 1 2011

TEŽIŠTE SLOŽENIH POVRŠINA

Page 159: 1-72 MEHANIKA 1 2011
Page 160: 1-72 MEHANIKA 1 2011
Page 161: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Zadatak 1• Odrediti položaj težišta složene linije prema slici.

Page 162: 1-72 MEHANIKA 1 2011

TEŽIŠTA RAZNIH FIGURA

Page 163: 1-72 MEHANIKA 1 2011
Page 164: 1-72 MEHANIKA 1 2011

POLUKRUG

Page 165: 1-72 MEHANIKA 1 2011
Page 166: 1-72 MEHANIKA 1 2011
Page 167: 1-72 MEHANIKA 1 2011
Page 168: 1-72 MEHANIKA 1 2011
Page 169: 1-72 MEHANIKA 1 2011
Page 170: 1-72 MEHANIKA 1 2011

2. PISMENA ZADAĆA

Page 171: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Zadatak 1 (A i B)

B)

A) B)

Za složenu liniju na slici naći težišta Xc i Yc, uzimajući R =10 cm.

Page 172: 1-72 MEHANIKA 1 2011

ZADATAK 2 (A i B) Za figuru na slici naći težišta Xc i Yc, imajući u vidu da je R

=10 cm.

2A) 2B)

2B)

Page 173: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Zadatak 3 (A i B)A) Kolike su vrijednosti vertikalne i

horizontalne komponente F1 i F2 čija rezultanta FR = 6 KN djeluje pod uglom α = 60° prema horizontali?

B) Valjak težine G = 2 KN, naslanja se na dva zida, pod uglom = 30. Kolike se sile otpora u tačkama A i B?

3A)

3B)

G2B

Page 174: 1-72 MEHANIKA 1 2011

1A) Xc= 9,5; Yc=13,21B) Xc= 12, Yc=11,5

2A) Xc= 10; Yc=92 B) Xc= 10; Yc=13,7

3A) F1=12KN, F2=10,4 KN

3B) NA =1,15 KN, NB =2,3 KN

Page 175: 1-72 MEHANIKA 1 2011

VRSTE RAVNOTEŽE I USLOVI RAVNOTEŽE

U odnosu na položaj vješanja ili oslanjanja, kod materijalnih tijela razlikujemo tri različita položaja ravnoteže:

a) stabilni ravnotežni položaj,b) labilni ravnotežni položaj ic) indiferentni ravnotežni položaj.

Page 176: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Stabilna ravnoteža tijela

Page 177: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Labilna ravnoteža tijela

Page 178: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Indiferentna ravnoteža tijela

Page 179: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Tri stepena slobode kretanja ploče Neka je materijalna ploča napadnuta silama F1, F2,

... Fn. U ravni Oxy ova ploča se može kretati u pravcu osa Ox i Oy, a i obrtati oko ose normalne na njenu ravan.

Page 180: 1-72 MEHANIKA 1 2011

• Ako ploču pomoću zgloba a učinimo nepomičnom, tada je onemogućeno njeno pomjeranje duž osa Ox i Oy. Oslonac (zglob) A sada djeluje na ploču silama XA i YA koje se suprotstavljaju horizontalnim i vertikalnim komponentama sila F1, F2, ... Fn, odnosno njihova rezultanta FA se suprotstavlja rezultanti sila F1, F2, ... Fn.

• Konačno smo došli do potrebnih uslova ravnoteže ploče.

Σ Xi = 0 ; Σ Yi = 0 ; Σ M0 = 0

Page 181: 1-72 MEHANIKA 1 2011

• Za učvršćenje ploče upotrijebljeni su u tačkama A i B različiti zglobovi: pomični i nepomični. Zglob A je nepomičan i on se djelovanju sila F1, F2... Fn suprotstavlja u dva pravca.

• Zglob B je pomičan i on se djelovanju sila F1, F2 ... Fn suprotstavlja samo u jednom pravcu - pravcu (n).

• Da smo uzeli i u tački B nepomični zglob, tada bi se i u njemu pojavile reakcije u dva pravca: XB i YB. Tako bismo, zajedno s reakcijama u zglobu A, imali ukupno četiri reaktivne sile, tj. četiri nepoznate sile kojima uravnotežavamo djelovanje sistema sila .

Page 182: 1-72 MEHANIKA 1 2011

VRSTE NOSAČA Nosači mogu biti izvedeni u obliku materijalne

linije:• lančani nosači, • rešetkasti nosači• i u vidu ploča (greda). Nosač sastavljen iz jedne ploče naziva se prosti

nosač, a ako je sastavljen iz više dijelova, daje složeni. Pošto nosači mogu ležati u jednoj ravni, oni su ravni nosači, a kada leže u prostoru, to su prostorni nosači.

Mi ćemo, međutim, ovdje proučavati samo ravne vrste nosača.

Page 183: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Vrste greda (nosača): a)prosta greda, b) greda s prepuštam,

c) greda s dva prepušta,

d) konzola,

e) Gerberov nosač

Page 184: 1-72 MEHANIKA 1 2011

VRSTE OSLONACA

Pokretni

Nepokretni

Ukliješteni

Page 185: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Vrste opterećenja

Page 186: 1-72 MEHANIKA 1 2011

PUNI RAVNI NOSAČIMEHANIKA I

2. polugodište

Page 187: 1-72 MEHANIKA 1 2011

VRSTE RAVNOTEŽE I USLOVI RAVNOTEŽE

U odnosu na položaj vješanja ili oslanjanja, kod materijalnih tijela razlikujemo tri različita položaja ravnoteže:

a) stabilni ravnotežni položaj,b) labilni ravnotežni položaj ic) indiferentni ravnotežni položaj.

Page 188: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Stabilna ravnoteža tijela

Page 189: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Labilna ravnoteža tijela

Page 190: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Indiferentna ravnoteža tijela

Page 191: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Tri stepena slobode kretanja ploče Neka je materijalna ploča napadnuta silama F1, F2,

... Fn. U ravni Oxy ova ploča se može kretati u pravcu osa Ox i Oy, a i obrtati oko ose normalne na njenu ravan.

Page 192: 1-72 MEHANIKA 1 2011

• Ako ploču pomoću zgloba a učinimo nepomičnom, tada je onemogućeno njeno pomjeranje duž osa Ox i Oy. Oslonac (zglob) A sada djeluje na ploču silama XA i YA koje se suprotstavljaju horizontalnim i vertikalnim komponentama sila F1, F2, ... Fn, odnosno njihova rezultanta FA se suprotstavlja rezultanti sila F1, F2, ... Fn.

• Konačno smo došli do potrebnih uslova ravnoteže ploče.

Σ Xi = 0 ; Σ Yi = 0 ; Σ M0 = 0

Page 193: 1-72 MEHANIKA 1 2011

• Za učvršćenje ploče upotrijebljeni su u tačkama A i B različiti zglobovi: pomični i nepomični. Zglob A je nepomičan i on se djelovanju sila F1, F2... Fn suprotstavlja u dva pravca.

• Zglob B je pomičan i on se djelovanju sila F1, F2 ... Fn suprotstavlja samo u jednom pravcu - pravcu (n).

• Da smo uzeli i u tački B nepomični zglob, tada bi se i u njemu pojavile reakcije u dva pravca: XB i YB. Tako bismo, zajedno s reakcijama u zglobu A, imali ukupno četiri reaktivne sile, tj. četiri nepoznate sile kojima uravnotežavamo djelovanje sistema sila .

Page 194: 1-72 MEHANIKA 1 2011

VRSTE NOSAČA Nosači mogu biti izvedeni u obliku materijalne

linije:• lančani nosači, • rešetkasti nosači• i u vidu ploča (greda). Nosač sastavljen iz jedne ploče naziva se prosti

nosač, a ako je sastavljen iz više dijelova, daje složeni. Pošto nosači mogu ležati u jednoj ravni, oni su ravni nosači, a kada leže u prostoru, to su prostorni nosači.

Mi ćemo, međutim, ovdje proučavati samo ravne vrste nosača.

Page 195: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Vrste greda (nosača): a)prosta greda, b) greda s prepuštam,

c) greda s dva prepušta,

d) konzola,

e) Gerberov nosač

Page 196: 1-72 MEHANIKA 1 2011

VRSTE OSLONACA

Pokretni

Nepokretni

Ukliješteni

Page 197: 1-72 MEHANIKA 1 2011
Page 198: 1-72 MEHANIKA 1 2011
Page 199: 1-72 MEHANIKA 1 2011
Page 200: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Vrste opterećenjaa) koncentrično

b) kontinualno isprekidano,

c) kontinualno nepromjenjivo

d) kontinualno promjenjivo

Page 201: 1-72 MEHANIKA 1 2011

e) kontinualno kombinovano,

f i g) koncentrično –ekscentrično,

h i k) kombinovano kontinualno ekscentrično.

Page 202: 1-72 MEHANIKA 1 2011

SPOLJAŠNJE SILE KOD NOSAČA• Sve sile koje djeluju na gredu (u ovom slučaju to su aktivna

sila F i otpori oslonaca XA, YA, FB) nazivaju se spoljašnje sile i prilikom definiranja uslova ravnoteže nosača potrebno ih je odrediti, analitički ili grafički putem.

Page 203: 1-72 MEHANIKA 1 2011

UNUTRAŠNJE SILE KOD NOSAČA

a. Ako sada sve sile koje su djelovale na gredu lijevo od presjeka p-p redukujemo u tačku presjeka dobit ćemo da na presjek grede djeluju: Sile XA, YA, F1 i moment čija je veličina jednaka:

M=YA x- F1(x - a)

a. Pošto je opet svaki djelić grede u ravnoteži, moramo onda i u dijelu grede na desnoj strani presjeka nanijeti iste sile i moment suprotnog smjera.

Page 204: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Sile u presjeku grede

Sile XA, XB, F1 i moment čija je veličina jednaka M=YAx- F1(x - a)

Page 205: 1-72 MEHANIKA 1 2011

• Sila Fak je jednaka algebarskom zbiru svih uzdužnih sila lijevo od presjeka p-p, tj.

Fak = Σ Fxi.

• Sile koje djeluju normalno na osu x sabiramo, a njihovu rezultantu koja je jed naka algebarskom zbiru svih poprečnih sila lijevo od presjeka p-p označimo s FT tj. FT = Σ Yi.

Mf = ΣMi

Page 206: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Aksijalnu silu, transverzalnu silu i napadni moment možemo ovako definirati:

a) Pod napadnim momentom u nekom presjeku grede, udaljenom za x od lijevo oslonca, podrazumijevamo algebarski zbir momenata svih sila lijevo od presjeka u odnosu na težište presjeka.

b) Pod transverzalnom silom u poprečnom presjeku grede podrazumijevamo algebarski zbir svih vertikalnih sila koje djeluju s lijeve strane od presjeka.

c) Pod aksijalnom silom u nekom presjeku grede podrazumijevamo algebarski zbit svih aksijalnih sila lijevo od presjeka koje djeluju u pravcu ose grede.

Page 207: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Označavanje smjera napadnog momenta

• Prema dogovoru se uzima daje napadni moment pozitivan s lijeve strane ako djeluje« smjeru kazaljke na satu, a s desne ako djeluje u smjeru suprotnom kretnaju kazaljke na satu.

• Poprečna sila usmjerena naviše je pozitivna s lijeve, a negativna s desne strane presjeka.

• Aksijalne sile koje izazivaju istezanje grede su pozitivne, a one koje izazivaju sabijanje su negativne.

Page 208: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Označavanje smjera napadnog momenta

• Znak napadnog momenta još definišemo i na osnovu savijanja nosača. Ako je opterećenje takvo da kod grede i konzole izaziva ispupčenje nadolje, momenat je pozitivan, a ako je ispupčeni dio nosača okrenut nagore, momenat je negativan.

Page 209: 1-72 MEHANIKA 1 2011

PITANJA:1. Kakve vrste ravnoteže poznajemo kod krutih materijalnih tijela?2. Koji su uslovi ravnoteže materijalne ploče?3. Sta su to statički određeni, a šta statički neodređeni nosači?4. Kakve osnovne vrste nosača poznajemo?5. Koje su osnovne vrste oslonaca?6. Kakva sve mogu biti opterećenja (tereti) kod nosača?7. Sta je to koncentrirani teret?8. Sta su to kontinualna opterećenja?9. Sta su to posredna opterećenja?10. Sta su to spoljašnje sile kod nosača?11. Šta su to unutrašnje sile kod nosača?12. Kako definiramo napadni moment, poprečnu i aksijalnu silu?13. Zašto je potrebno poznavanje unutrašnjih sila?

Page 210: 1-72 MEHANIKA 1 2011

ODREĐIVANJE OTPORA OSLONACA I UNURAŠNJIH SILA KOD RAVNIH NOSAČA

Kod grede na slici potrebno je riješiti četiri zadatka:1.analitički i grafički odrediti veličine, pravce i

smjerove otpora oslonaca,2.nacrtati dijagram napadnog momenta i odrediti

položaj presjeka u kojem se javlja najveći napadni moment, te izračunati njegovu brojnu vrijednost,

3.nacrtati dijagram transverzalne sile i4.nacrtati dijagram aksijalne sile.

Page 211: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Za gredu na slici naći otpore oslonaca i kritične momente.Pri čemu je: F1 = 3 kN, a1 = 2 m l = 8 m

F2 = 4 kN, a2 = 4 m

F3 = 2 kN, a3 = 6 m.

Page 212: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Analitičko rješenje grede• Pošto nema horizontalne komponente, u nepokretnom

osloncu se neće pojaviti ni horizontalna komponenta otpora, pa će nam za određivanje otpora u osloncima A i B biti dovoljna samo dva uslova:

Page 213: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Uvrštavanjem brojnih vrijednosti u izraze za FA i FB dobijamo da je:

FA = 4,75 kN;

FB = 4,25 kN

Page 214: 1-72 MEHANIKA 1 2011
Page 215: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Izračunavanje otpora grafičkim putem

Page 216: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Analitički izračun momenata u kritičnim tačkama

Page 217: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Grafički izračun momenata u kritičnim tačkama

• Označimo li udaljenosti od lijevog oslonca do proizvljno odabranih presjeka u poljima I, II, III i IV s x1, x2, x3 i x4, i ordinate y ispod tačaka C, D i E su u dijagramu momenta: yC = 1,6 cm yD = 2,2 cm yE = 1,4 cm. Pa će momenti biti:

Page 218: 1-72 MEHANIKA 1 2011

• Ordinate y ispod tačaka C, D i E su u dijagramu momenta:

• 4Razmjera momenta je uM=H ul uf a pošto smo odabrali H= 3 cm, ul = 1m/1 cm, mf= 2 kN/1 cm, to je uM = 6 kNm/1 cm.

Page 219: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Analitičko nalaženje transferzalne sile

Page 220: 1-72 MEHANIKA 1 2011

PROSTA GREDA OPTEREĆENA KONSTANTNIM KONTINUALNIM OPTEREĆENJEM

• Ako je prosta greda po cijeloj svojoj dužini opterećena kontinualnim opterećenjem i ako je specifično opterećenje q po cijeloj dužini konstantno, onda je linija opterećenja prava paralelna osi grede, a površina opterećenja pravougaonik.

• Kada primijenimo uslove ravnoteže, dobit ćemo:

Page 221: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Otpori oslonaca grede s kontinualnim opterećenjem

• Podijelit ćemo čitavo opterećenje grede na četiri jednaka dijela dužine ¼ pa je pojedinačna sila:

Page 222: 1-72 MEHANIKA 1 2011
Page 223: 1-72 MEHANIKA 1 2011
Page 224: 1-72 MEHANIKA 1 2011

• U odnosu na presjek p-p s lijeve strane, analitički računan napadni moment je jednak:

Page 225: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Analitičko predstavljanje statičkog diijagrama

Page 226: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Pri čemu je: F1 = 3 kN, a1 = 2 m l = 8 m

F2 = 4 kN, a2 = 4 m

F3 = 2 kN, a3 = 6 m.

Page 227: 1-72 MEHANIKA 1 2011

a

Page 228: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Z1: Prosta greda napadnutavertikalnom ekscentričnom silom

Za gredu sa osnovnim podacima: F = 4 kN, l = 8m, a = 2m, e = 1 m,Odredi otpore oslonaca i dijagrame momenata i sila.

a = 2m

Page 229: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Analitičko rješenje Z1

• Analitički uslovi:

Xyi = 0; FA+ FB - F = 0

∑MA = 0; → FB l – F(a+e) =0 → F∙ B = 1,5KN

FA = F-FB = 4- 1,5 = 2,5 kN .

Page 230: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Grafičko rješenje Z1:

Page 231: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Z2.Konzola kontinualno opterećena• Neka su za konzolu sa sl. q = 1KN/m, l = 6m Odredi otpore oslonca i dijagrame momenata i sila.

Page 232: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Analitičko rješenje Z2:• Kod konzole opterećene kontinualnim teretom

(sl.6.21a) otpor oslonca FA i moment uklještenja MA ćemo naći tako što ćemo ukupno opterećenje predstaviti koncentiranom silom Fq koja djeluje u njegovom težištu, tj.

Analitički uslovi su: neka je q = 1KN/m, l = 6m Fq =ql=6• 1 = 6 KN

∑yi = 0; FA - Fq = 0 → FA = Fq = 6 KN

∑MA= 0; MA-Fq • l/2 = q •l2/2 → MA = 18 KNm

Page 233: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Grafičko rješenje Z2

Page 234: 1-72 MEHANIKA 1 2011

3. GRAFIČKI RAD Za gredu na slici odrediti:1)Otpore oslonaca grede u tačkama A i B, grafičkim i

analitičkim putem 2)Grafički odrediti veličinu momenta grede u tačkama

A,D, E i B, te mjesto i veličinu kritičnog momenta grede.

3)Odrediti momenate grede u tačkama A,D, E i B analitičkim putem.

4)Nacrtati dijagrame vertikalnih i horizontalnih sila koje opterećuju gredu.

Kontinualno opterrećenje je q = 1KN/m

Page 235: 1-72 MEHANIKA 1 2011

= 1KN/m

Page 236: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Redni broj u dneviku

a (m) b (m) c (m) d (m) e (m) F1 (KN) F2(KN) F3(KN)

1 1 2,5 2,5 2,5 1,5 3 2 42 1,5 3 2,5 2 1 4 2,5 33 1 2,5 2,5 2,5 1,5 3 2 34 1,5 3 2,5 2 1 3 2,5 45 1 3 2 2,5 1,5 4 2 36 1,5 3 2,5 2 1 3 2,5 37 1 2,5 2,5 2,5 1,5 3 2 48 1,5 3 2,5 2 1 4 2,5 39 1 3 2 2,5 1,5 3 2 3

10 1,5 3 2,5 2 1 3 2,5 411 1 2,5 2,5 2,5 1,5 4 2 312 1,5 3 2,5 2 1 3 2,5 313 1 3 2 2,5 1,5 3 2 414 1,5 3 2,5 2 1 4 2,5 315 1 2,5 2,5 2,5 1,5 3 2 316 1,5 3 2,5 2 1 3 2,5 417 1 3 2 2,5 1,5 4 2 318 1,5 3 2,5 2 1 3 2,5 319 1 2,5 2,5 2,5 1,5 3 2 420 1,5 3 2,5 2 1 4 2,5 321 1 3 2 2,5 1,5 3 2 322 1,5 3 2,5 2 1 4 2,5 323 1 3 2 2,5 1,5 3 2 3

Page 237: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Redni broj u dneviku

a (m) b (m) c (m) d (m) e (m) F1 (KN) F2(KN) F3(KN)

24 1 3 2 2,5 1,5 3 2 425 1,5 3 2,5 2 1 4 2,5 326 1 2,5 2,5 2,5 1,5 3 2 327 1,5 3 2,5 2 1 3 2,5 428 1 3 2 2,5 1,5 4 2 329 1,5 3 2,5 2 1 3 2,5 330 1 2,5 2,5 2,5 1,5 3 2 4

Page 238: 1-72 MEHANIKA 1 2011
Page 239: 1-72 MEHANIKA 1 2011
Page 240: 1-72 MEHANIKA 1 2011

STATIČKA STABILNOST• Ako je potrebno, da neko tijelo stalno stoji odnosno

leži na ravnoj podlozi, moramo ga poduprijeti ili utvrditi u tri tačke ili u više njih.

SI. 148.

Page 241: 1-72 MEHANIKA 1 2011

• Razmotrimo slučaj, kada na neko tijelo djeluje sila F. Sila F stvara moment prevrtanja s obzirom na tačku A, koji je jednak F • a. Tome se momentu protivi moment težine tijela G • b, koji se zove moment stabilnosti. Da bude ravnoteža, mora postojati uvjet:

G • b = F • a

Page 242: 1-72 MEHANIKA 1 2011

• Otpor protiv momenta prevrtanja zove se statička stabilnost i ona je jednaka momenta stabilnosti. Međutim, u praksi se traži, da moment stabilnosti (Ms) bude nekoliko puta veći od momenta prevrtanja (Mp). Taj broj (ν), koji nam kazuje, koliko je puta moment stabilnosti veći od mo menta prevrtanja, zove se koeficijent sigurnosti, t. j.

v = Ms/ Mp

G b ≥ v F a

Page 243: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Zadatak 1Odredi statičku stabilnost i koeficijent sigurnosti

dizalice u opterećenom i neopterećenom stanju prema podacima na slici:

Page 244: 1-72 MEHANIKA 1 2011

1. Rješenje:a) U opterećenom je stanju Moment prevrtanja s

obzirom na tačku A: Mp = 1 500 (5 — 0,75) = 6 375 kgm,Moment stabilnostiMs = 2 000 (2 + 0,75) + 4 000 • 0,75 = 5 500 + 3 000

Ms = 8 500 kgm,Koeficijent sigurnostiv = Ms/ Mp = 8500/6375 =1,3

Page 245: 1-72 MEHANIKA 1 2011

b) U neopterećenom stanju nastoji protuteg prevrnuti dizalicu oko tačke B, pa je moment prevrtanja

Mp = 2 000 (2 — 0,75) = 2 500 kgm, Moment stabilnosti

Ms = 4 000 • 0,75 = 3 000 kgm, Koeficijent sigurnost v = Ms/ Mp = 3000/2500 =1,2

Page 246: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Z2: Rotaciona dizalica okreće se na kotačima po kružnoj tračnici promjera 4 m. Koristan teret iznosi 6 000 kg. Vlastita težina dizalice je 10 000 kg. Odredi težinu protu-utega G, ako koeficijent sigurnosti mora biti 1,7.

Page 247: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Rotaciona dizalica

Page 248: 1-72 MEHANIKA 1 2011

2,0 2,0

FA FB

Page 249: 1-72 MEHANIKA 1 2011

PISMENA ZADAĆA BR. 3

Page 250: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Zadatak 1

Za gredu na slici analitički ili grafički odrediti otpor u osloncu A kao i kritični moment.

Uzeti q = 1KN/m

A

B

FB

Page 251: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Zadatak 2

A BZa rotacionu dizalicu na slici izračunati koeficijent

sigurnosti protiv prevrtanja:a) u opterećenom stanju,b)u neopterećenom stanju

G1

Page 252: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Zadatak 3

Za konzolu na slici analitički ili grafički odrediti otpor u osloncu A kao i kritični moment.

Uzeti q = 1KN/m

F=5

A

B

Page 253: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Rješenje

Page 254: 1-72 MEHANIKA 1 2011

RAVNI REŠETKASTI NOSAČI• Rešetkom ili rešetkastim nosačem nazivaju se krute

konstrukcije sastavljene od pravih štapova koji su na krajevima spojeni zglobovima.

• Ako svi štapovi rešetke leže u jednoj ravni, onda se rešetka zove ravni rešetkasti nosač, a ako su štapovi u prostoru, to je prostorni rešetkasati nosač.

Page 255: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Vrste rešetkastih nosača• Rešetkasti nosači imaju veliku primjenu u

praksi. Upotrebljavaju se kod izgradnje mostova, krovnih konstrukcija, dalekovodnih stubova, avionskih krila, dizalica i uopće svugdje gdje se želi dobiti prostorno velika, lahka, kruta i od malo materijala napravljena konstrukcija. Izrađuju se od čeličnih profila, aluminija, drveta i betona.

Page 256: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Raznovrsni rešetkasti nosači

Page 257: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Zglobne veze štede materijal štapova• Štapovi rešetkastih nosača povezani su tako da se

njihove ose sijeku u jednoj tački, a prilikom proračuna rešetke polazi se od pretpostavke da su štapovi spojeni pomoću zglobova.

• Međutim, u praksi su štapovi rešetkastih nosača kruto spojeni (zakivcima, varovima), ali ima i slučajeva da su štapovi spojeni zglobovima (npr. pomoću vijaka). Kod zglobne veze štap može da se obrće oko zgloba slobodno, pa zato štapovi rešetke mogu da prenose sile samo uzduž svoje ose, tj. oni su napregnuti samo na istezanje ili sabijanje, a to je velika prednost rešetkastih nosača.

• Na taj način se štedi u materijalu, pošto je potrebno manje materijala za savladavanje aksijalnih naprezanja nego kod čvrsto spojenih nosača koji su, pored aksijalnih, opterećeni i na savijanje.

Page 258: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Oblici rešetkastih nosača

Greda s prepustom

Konzola

Page 259: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Statički određeni i neodređeni nosači

• Zglobno vezana (trougaona) nepomjerljiva figura

• Zglobno vezana (četverougaona) pomjerljiva figura

Page 260: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Broj štapova sa "s“ I broj čvorova sa “n“ Da bi rešetkasti nosač bio nepromjenljiva figura, između broja

štapova i broja čvorova mora postojati zavisnost. Mi ćemo ovdje označiti:

a) broj štapova sa "s", b) broj čvorova sa “n“

Page 261: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Izračun broja štapova s • Promotrimo trougao ABC koji se sastoji od tri štapa spojena

u tri čvora. Ovdje, dakle, imamo da je s =3 i n = 3, pa ako sada dodamo štapove 4 i 5, spojene u čvoru D, dobit ćemo rešetku sa 5 štapova i 4 čvora.

• Za dobijanje čvora D dodali smo dva štapa, a za svaki naredni čvor potrebno je po dva štapa, odnosno za (n-3) čvorova potrebno je dvostruko štapova, tj. 2 ∙ (n-3) štapova.

(Čvor D je četvrti čvor i od njeg oduzimamo prethodna tri čvora (n -3), a sve množimo sa dva 2(n-3) jer na jedan novi čvor (D) imamo dva nova štapa).

Tako dobijamo: s = 3 +2(n-3)ili s = 2n-3

D

5

Page 262: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Neodređeni rešetkasti nosači• Obrazac (61) pokazuje zavisnost između broja štapova i

broja čvorova. Rešetke kod kojih je ovaj odnos zadovoljen zavu se određene rešetke, a one kod kojih je:

s ≠ 2n - 3 zovu se neodređeni nosači.

• Rešetke koje imaju manji broj štapova od potrebnog, nisu krute, a ako imaju veći broj štapova od potrebnog, ne mogu se riješiti statičkim metodama, nego uz pomoć otpornosti materijala.

Page 263: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Provjera statičke (ne)određenosti

• Provjerimo sada unutrašnju statičku određenost rešetke koja ima 9 čvorova (A, B,C,D,E,F,G,HiJ) i 16 štapova (s = 16, n = 9). Uvrstimo li ove podatke u obrazac s = 2n - 3 , imamo

s = 2∙9 – 3 = 15

A 1 B 2 CProvjera statičke određenosti

3

Page 264: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Izbacivanje viška štapovaDobili smo tako da je za ovu rešetku s 9

čvorova, da bi bila statički određena, potrebno 15 štapova, a pošto rešetka ima 16 štapova, tj. s =2n - 3, onda je statički neodređena. Da bi se, dakle, dobila statička određenost ove rešetke, potrebno je izbaciti jedan od štapova.

Lahko je vidljivo sa sl.7.6. da smijemo izbaciti štap 10, 12, 14, 15 i 16 i da će, poslije izbaci vanja bilo kojeg od tih štapova, ova rešetka i dalje ostati kruta - nepromjenljiva figura. Ako, pak, želimo da nam rešetka zadrži svoju spoljnu konturu, onda ćemo izbaciti neki od unutrašnjih štapova: 12, 13 ili 15.

A 1 B 2 C

Page 265: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Unutrašnje sile u štapovimaUnutrašnje sile u štapu: a) sabijanje, b) istezanje

Štapovi rešetkastih nosača su opterećeni silama koje djeluju duž njihove ose, tj. aksijalnim silama. Ove sile djeluju na krajevima štapa i nastoje da ga istegnu ili sabiju, ali se djelovanju vanjskih sila na krajeve štapa protive unutrašnje sile u njemu.

Page 266: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Kremonina metoda• Po Kremoninoj metodi (koja se još naziva i Kremonin plan)

unutrašnje sile u štapovima rešetkastog nosača određuju se tako što se odredi ravnoteža svakog pojedinog čvora rešetke.

• Međutim, da bi rešetkasti nosač bio u ravnoteži, sve spoljne, a također i sve unutrašnje sile moraju biti u ravnoteži.

• To znači da poligoni svih sila (i spoljnih i unutrašnjih) moraju biti zatvoreni.

Page 267: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Grafički Kremonin metod• Rešetka je opterećena silama F1 =2 kN, F2 = 3 kN i F3 = 1,5

kN, dimenzija a = 2m. Čvorove rešetke obilježit ćemo s A, B, C, D, E, F i G, a štapove brojevima 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 i 11. Ova rešetka ima 7 čvorova i 11 štapova, pa je uslov o određenosti ispunjen:

s = 2n - 3 = 2∙7 - 3 = 11 i rešetka je statički određena.

Page 268: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Otpori oslanaca FA i FB

Otpori oslanaca Otpori oslanaca

Page 269: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Čvor A

Čvor A

Page 270: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Čvor E

Čvor A

Page 271: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Čvor D

Page 272: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Čvor C

Page 273: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Čvor F

Page 274: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Čvor B

Page 275: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Raspored svih vanjskih i unutrašnjih sila

u rešetci

Page 276: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Ukupan bilans svih sila

Page 277: 1-72 MEHANIKA 1 2011

TRENJE• Postavimo materijalno tijelo na horizontalnu ravan. Tijelu

težine G suprotstavit će se otpor podloge FN koji će biti jednak po pravcu i veličini sili G, ali suprotnog smjera.

• Ako pokušamo tijelo pomjeriti po podlozi djelovanjem sile F primjetit ćemo da se djelovanju sile F suprotstavlja neki otpor, tj. neka druga horizontalna sila.

• Ta sila koja se suprotstavlja djelovanju sile F, odnosno pomjeranju tijela po podlozi naziva se otpor trenja i djeluje na dodirnoj površini tijela i podloge. Označit ćemo je oznakom Fμ .

Page 278: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Dvije vrste trenjaMožemo govoriti o dvije vrste trenja:a) trenje pri klizanju,b) trenje pri kotrljanju.

Page 279: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Kulonovi zakoni o trenjuZakone trenja pri klizanju postavio je francuski naučnik Kulon

(1736-1806.), pa se oni nazivaju Kulonovi zakoni i glase:1. Pravac otpora trenja ima pravac brzine, a suprotan smjer,2. Intenzitet otpora trenja srazmjeran je pritisku tijela na

podlogu, odnosno normalnom otporu podloge,3. Koeficijent trenja pri klizanju ne zavisi od veličine dodirne

površine, već samo od vrste materijala i stepena hrapavosti dodirnih površina.

Page 280: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Trenje klizanjaIz uslova ravnoteže mora biti:

μ0 - koeficijent statičkog trenja pri klizanju ili statički koeficijent otpora protiv klizanja.

Page 281: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Mjerenje koeficijenta trenja μ

Fgr = Fμ = G ∙ μ

G

G

Page 282: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Vrste i veličine trenja μVRSTE TRENJA

μ0 - statički μ - dinamički

suho mazano vlažno suho mazano vlažno

Čelik na čelik 0,15 0,1 - 0,1 0,009 -

Čelik na liveno željezo ili bronzu

0,18 0,1 - 0,16 0.01 -

Metal na drvo 0,6 - 0,5 0,1 0,5-0,2 0,08-0 - 0,02

0,26-0 - 0,22

Drvo na drvo 0,65 0,2 0,7 0,4 - 0,2 0,16-0-0,04

0,25

Koža na čelik 0,6 0.25 0,62 0,25 0,12 0,36

Koža na liveno željezo

0,56 - 0,36 0,28 0,12 0,38

Koža na drvo 0,47 - - 0,27 - -

Page 283: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Trenje užeta• Kada se teret spušta, tada sila trenja F 0 (koja je uvijek

suprotna od smjera kretanja) djeluje suprotno pa je jednačina momenata:

Page 284: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Sila na užetu kotura F

Page 285: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Zadatak 1Sanduk težine Q = 1000 N, koji leži na hrapavoj horizontalnoj

ravni, treba pokrenuti silom F čija napadna linija zatvara sa horizontalom ugao α = 30°. Koeficijent trenja između sanduka i podloge jednak je (μ = 0,4).

Odrediti najmanju veličinu sile F koja je potrebna za pokretanje sanduka.

Page 286: 1-72 MEHANIKA 1 2011
Page 287: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Zadatak 2• Greda AB, težine G i dužine l, oslanja se krajem A na

horizontalnu ravan, a u tački C na glatki vertikalni oslonac visine a = l/2. Naći najmanju veličinu koeficijenta trenja μ između grede i ravni pri kome je moguća ravnoteža, ako je ugao nagiba grede prema horizontu α = 60°.

Page 288: 1-72 MEHANIKA 1 2011
Page 289: 1-72 MEHANIKA 1 2011
Page 290: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Zadatak 4 Homogeni štap AB, dužine / i težine G, oslanja se krajem^ na

hrapavi horizontalni pod, koeficijenta trenja 0,4, a krajem B na vertikalni zid, koeficijenta trenja 0,5.

Odrediti ugao φ koji gradi štap sa zidom u ravnotežnom položaju sistema.

A

Page 291: 1-72 MEHANIKA 1 2011
Page 292: 1-72 MEHANIKA 1 2011
Page 293: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Trenje kotrljanja• Djelujući spreg sila u graničnom slučaju:

• Krak f se naziva koeficijent trenja kotrljanja, ima dimenziju dužine i mjeri se u cm. Trenje kotrljanja je mnogo manje nego trenje klizanja.

SI.8.7. - Trenje pri kotrljanju

Page 294: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Zadatak 1 • Odrediti veličinu sile F kojom treba djelovati na

cilindar, radijusa 60 cm, težine 300 N da bi se kotrljao ravnomjerno po horizontalnom putu. Krak trenja između cilindra i puta f= 0,5 cm. Ugao koji napadna linija sile F zatvara sa horizontalom α = 30°.

Page 295: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Rješenje 1 • Rješenje: Usljed deformiranja podloge, otpor podloge se ne

nalazi u tački A, nego je pomjeren za krajnju tačku B.

Page 296: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Zadatak 2• Odrediti veličinu horizontalne sile F pod čijim se

djelovanjem ravnomjerno kreću kolica težine G = 12 KN po šinama ako je težina svih točkova Q = 4 KN, njihov poluprečnik R = 0,3 m, a krak trenja kotrljanja točkova o šine f= 0,6 cm.

Page 297: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Rješenje 2

F 2R/4 = (G +Q) f/4 F= (G +Q) f/ R = (5000 +2000) 0,5/ 2 *25 = 70 N

Page 298: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Zadatak 3 • Kalem poluprečnika R i težine G nalazi se u ravnoteži na

horizontalnoj ravni. Na srednjem cilindričnom dijelu kalema, poluprečnika r, namotan je konac koji je drugim krajem prebačen preko kotura A i na svom kraju D nosi teret Q. Dijelovi konca AB obrazuju s vertikalom ugao a. Odrediti moment sile trenja kotrljanja.

Page 299: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Rješenje 3• M = Q �� (R sin a - r). Spreg trenja kotrljanja nastoji da obrne

kalem u smjeru suprotnom kretanju kazaljke na satu.

Page 300: 1-72 MEHANIKA 1 2011

4. GRAFIČKI RAD

Page 301: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Zadatak 1 (A i B)Za rešetku sa slike

grafički i analitički odredi otpore oslonaca u tačkama A i B, kao i sile u svim štapovima, te njihove smjerove.

Pri čemu su: F1 = 30 KN,

F2 = 10 KN

Page 302: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Zadatak 2 (A i B)Za rešetku sa slike

analitički odredi otpore oslonaca u tačkama A i B, kao i sile u štapovima 8 i 9, te njihove smjerove.

Pri čemu su:A) F1 = 30 KN,

F2 = 10 KN

B) F1 = 50 KN,

F2 = 20 KN

Page 303: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Zadatak 3 (A i B) • Odrediti veličinu horizontalne sile F pod čijim se djelovanjem ravnomjerno kreću kolica težine G po šinama ako je težina svih točkova Q, njihov

poluprečnik R, a krak trenja kotrljanja točkova o šine f= 0,5 cm, pri čemu su:Grupa A) G = 15 KN, Q = 3 KN, R = 0,25 m; kolica su sa 6 točkova

Grupa B) G = 16 KN, Q = 4 KN, R = 0,25 m, kolica su sa 8 točkova

Page 304: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Redni broj u dneviku

F1(KN) F2(KN)

1 29 102 31 103 32 114 33 115 34 116 35 127 36 128 37 139 38 13

10 39 1311 40 1412 41 1513 42 1514 43 1515 44 1616 45 1617 46 1618 47 1719 48 1720 49 17

Redni broj u dneviku

F1KN) F2(KN)

21 50 1822 51 1823 52 1824 53 1925 54 1926 55 1927 56 1928 57 2029 58 2030 59 20

Page 305: 1-72 MEHANIKA 1 2011
Page 306: 1-72 MEHANIKA 1 2011
Page 307: 1-72 MEHANIKA 1 2011

4. PISMENA ZADAĆA

Page 308: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Zadatak 1 (A i B)Za rešetku sa slike

grafički odredi otpore oslonaca u tačkama A i B, kao i sile u štapovima 1 i 2, te njihove smjerove.

Pri čemu su:A) F1 = 40 KN,

F2 = 10 KN

B) F1 = 50 KN,

F2 = 20 KN

Page 309: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Zadatak 2 (A i B)Za rešetku sa slike

analitički odredi otpore oslonaca u tačkama A i B, kao i sile u štapovima 8 i 9, te njihove smjerove.

Pri čemu su:A) F1 = 40 KN,

F2 = 10 KN

B) F1 = 50 KN,

F2 = 20 KN

Page 310: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Zadatak 3 (A i B) • Odrediti veličinu horizontalne sile F pod čijim se djelovanjem ravnomjerno kreću kolica težine G po šinama ako je težina svih točkova Q, njihov

poluprečnik R, a krak trenja kotrljanja točkova o šine f= 0,5 cm, pri čemu su:Grupa A) G = 15 KN, Q = 3 KN, R = 0,25 m; kolica su sa 6 točkova

Grupa B) G = 16 KN, Q = 4 KN, R = 0,25 m, kolica su sa 8 točkova

Page 311: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Zadatak 1 (A i B)Za rešetku sa slike

grafički odredi otpore oslonaca u tačkama A i B, kao i sile u štapovima 1 i 2, te njihove smjerove.

Pri čemu su:A) F1 = 40 KN,

F2 = 15 KN

B) F1 = 50 KN,

F2 = 20 KN

Page 312: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Zadatak 2 (A i B)Za rešetku sa slike

analitički odredi otpore oslonaca u tačkama A i B, kao i sile u štapovima 8 i 9, te njihove smjerove.

Pri čemu su:A) F1 = 40 KN,

F2 = 15 KN

B) F1 = 50 KN,

F2 = 20 KN

Page 313: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Zadatak 3 (A i B) A) Odrediti veličinu sile F kojom treba djelovati na cilindar, radijusa R= 60 cm, težine G=600 N da bi se kotrljao ravnomjerno po horizontalnom putu. Krak trenja između cilindra i puta f= 0,6 cm. Ugao koji napadna linija sile F zatvara sa horizontalom α = 45°.

B) Odrediti veličinu horizontalne sile F pod čijim se djelovanjem ravnomjerno kreću kolica težine G po šinama ako je težina svih točkova Q, njihov poluprečnik R, a krak trenja kotrljanja točkova o šine f= 0,5 cm, pri čemu su:

G = 15 KN, Q = 3 KN, R = 0,25 m; kolica su sa 6 točkova

Grupa B) G = 16 KN, Q = 4 KN, R = 0,25 m, kolica su sa 8 točkova B

A

Page 314: 1-72 MEHANIKA 1 2011
Page 315: 1-72 MEHANIKA 1 2011
Page 316: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Prezimena Ćuk, Zec, Zvijer, Zlikovac, Likokur, Golub, Golo, Grebo, Oroz, Bitanga, Pelikan, Pištalo, Palikuća, Popara, Rikalo, Šutalo, Tupanjac, Trutina, Toljaga, Divljan, Derikučka, Vreća, Motika, Mutilović, Čutura, Prdavac, Palikuća, Krtolica, Kukolj, Kokot, Koljibaba, Koljivrat...

Legendarni satiričar iz Nevesinja Milorad Čokorilo među prvima je ukazao sugrađanima da imaju toliko smiješna i šaljiva prezimena da se o njima može napisati knjiga. A zaista ih je mnogo, poput Budalica, Bubalo, Burilo, Bjeloglav i Brašnoglav, Bedevija, Čečerina, Guzina, Grizlo... Raspoređujući dužnosti, Čokorilo je zasmijavao sugrađane čijim prezimenima je posvetio čitavo poglavlje svoje knjige „Može i ovako“.

Page 317: 1-72 MEHANIKA 1 2011

omenuti humorista je predlagao da za direktora pilane u njegovom kraju treba postaviti Bukvića, a za šumara Drvendžiju. Po njemu, upravom puteva bi trebao da diriguje Okuka, a mjesto prvog čovjeka lokalnog vodovoda zaslužuje Suša. I zdravstvo je pokriveno. Glavni hirurg je Parović, a asistira mu Buconjić. Specijalisti za uvo, grlo i nos su Nosović, Šmrkić, Gluvović i Bjelogrlić, internista je Grčić, a očni ljekari Škiljević i Ćorić. Ortoped je Kostić, a glavni ginekolozi Kuljić i Babić.

Page 318: 1-72 MEHANIKA 1 2011

Kako se u Nevesinju uvijek dobro jelo, smatrao je da ne bi bilo loše da se otvori i narodna kuhinja u kojoj bi radili Krtolica, Salatić, Koprivica, Skorup, Supić, Biberović i Kašiković.

Za meteorologe je predlagao Prorokovića i Gatala, koji bi blagovremeno obavještavali građane preko radija na čijem čelu bi trebalo da bude Tepavčević, sa spikerima Tepurićem i Vikalom. Za međunacionalne odnose sa Bošnjacima bio bi zadužen Pašajlić, a sa Hrvatima Papić. „Zalagao“ se za samo jednu partiju, čiji bi lider bio Šarenac.

Page 319: 1-72 MEHANIKA 1 2011

• Po Hercegovini ima i prezimena čiji je korijen izveden od imena kakve životinje. Vučjih je najviše (Vuković, Vukić, Vukajlović, Vukoje, Vukanović..). Ima i zečjih (Zečević, Zečić, Zekić, Zeković), ali i srnećih i medvjeđih. U brdima kod Trebinja postoji selo Miš i u njemu prezime Miš.

"Bili smo najvišnje stočari, pa su brojna stočarska prezimena, najviše je govedarskih i kozjih: Govedarica, Rogač, Kravić, Junac, Kravljača, Volić, Teletina, Kozjak, Kozić, Jaredić... Bog me ubio ako se kod nas neko ne bi prezivo i Simentalac da se za tu vrstu govečeta prije znalo. Nije se, srećom, znalo ni za merino ovcu, pa se niko ne preziva ni Merinac. Ali, zato ima prezime Pramenko", veli Šćepan Aleksić, publicista iz Bileće.

Page 320: 1-72 MEHANIKA 1 2011
Page 321: 1-72 MEHANIKA 1 2011