Statika in Kinematika - lab.fs.uni-lj.silab.fs.uni-lj.si/ladisk/data/pdf/laboratorijske_vaje_sik_.pdf · Statika in Kinematika Laboratorijske vaje ... Slika 1: Zerjav na morju; a)

Embed Size (px)

Citation preview

  • Univerza v Ljubljani Fakulteta za strojnistvo

    LADISK Laboratorij za dinamiko strojev in konstrukcij

    Statika in Kinematika

    Laboratorijske vaje

    Asist. Alen Oseli

    Doc. dr. Gregor Cepon

    3. november 2017

    1 Ravnotezje sil s skupnim prijemaliscem 2

    2 Ravnotezje togega telesa 9

    3 Analiza strukturnih elementov - nosilci 14

    Literatura 20

    Gradivo podaja nujne izraze za sledenje laboratorijskim vajam, pri cemer se

    predpostavlja znanje s predavanj in vaj.

    Student:

    Lab. vaja Datum Podpis asistenta

    Prva

    Druga

    Tretja

    Zadnja razlicica se nahaja na: http://lab.fs.uni-lj.si/ladisk/data/pdf/LaboratorijskeVajeSIK.pdf

    Uporabljamo LATEX 2.

    http://lab.fs.uni-lj.si/ladisk/data/pdf/LaboratorijskeVajeSIK.pdfhttp://www.fs.uni-lj.si/ladisk/slo/latex_slo.htm

  • 1 Ravnotezje sil s skupnim prijemaliscem

    1.1 Namen vaje

    V realnosti se ponavadi srecujemo s problemi oziroma konstrukcijami, kjer sile delujejo (obremenjujejo

    togo telo) na zelo majhnem obmocju. V taksnih primerih lahko togo telo predstavimo kot tocko (skupno

    prijemalisce) v kateri delujejo sile. Tak primer je enostaven zerjav na morju (ang. offshore mast crane),

    pri katerem imajo na eni strani vrvi (oz. kabli) ter nosilna konstrukcija skupno prijemalisce, na drugi

    strani pa so elementi pritrjeni na drog (slika 1).

    F

    F

    F

    F

    F

    F

    O

    O

    P

    P

    V

    V

    x

    x

    y

    l

    y

    a) b) c)

    n

    m

    x

    Slika 1: Zerjav na morju; a) Realna konstrukcija, b) Fizikalni model, c) Redukcija sil v tocko (diagram

    prostega telesa).

    V okviru te vaje zelimo studentu prikazati:

    kako iz realne konstrukcije izdelati preprost fizikalni model oziroma diagram prostega telesa,

    kako dolociti ravnotezje sil s skupnim prijemaliscem ter izracunati neznane sile v elementih.

    1.2 Definicija naloge

    V okviru te naloge je potrebno za preprost laboratorijski zerjav (slika 2), z uporabo I. Newtonovega

    zakona, analiticno dolociti in tudi eksperimentalno ovrednotiti:

    fizikalni model oziroma diagram prostega telesa, ki ponazarja realno konstrukcijo,

    neznane sile v elementih (tj. vrv in palica),

    absolutno in relativno napako med izracunano (analiticno) vrednostjo in eksperimentalnimi meri-tvami.

    2

  • Slika 2: Laboratorijski zerjav.

    1.3 Analiticna opredelitev sil s skupnim prijemaliscem laboratorijskega zerjava

    1.3.1 Fizikalni model ter diagram prostega telesa

    V inzenirski praksi se pogosto srecujemo s problemi oziroma konstrukcijami, ki imajo kompleksno geome-

    trijo, zunanje obremenitve in podpore. Ker je resevanje taksnih problemov tezavno in zahteva napredna

    analiticna znanja, lahko v prvem koraku konstrukcijo poenostavimo. Poenostavitev zahteva, da:

    opazovani strukturni element konstrukcije deluje kot togo telo, ki se izkazuje prvotno geometrijo,

    zunanje obremenitve opredelimo kot sile in momente v vektorski obliki z amplitudo, usmerjenostjoin lokacijo, ki sledijo realnim obremenitvam,

    podpore opredelimo v simbolni obliki, glede na dogovorjeno konvencijo.

    Poenostavljeni konstrukciji s preprosto geometrijo, delujocimi obremenitvami in podporami v simbolnem

    zapisu recemo fizikalni model. V primeru diagrama prostega telesa pa podpore zamenjamo s pripa-

    dajocimi silami oziroma momenti. Tako lahko za nas laboratorijski zerjav izdelamo fizikalni model, kot

    tudi diagram prostega telesa (slika 3). Poudariti je treba, da v primeru diagrama prostega telesa, togo

    telo opredelimo kot tocko s skupnim prijemaliscem sil. V to tocko postavimo tudi izhodisce koordinatnega

    sistema.

    1.3.2 Ravnotezje sil s skupnim prijemaliscem

    Ravnotezje sil, ki ga dolocimo z uporabo I. Newtonovega zakona, pogosto uporabljamo za izracun neznanih

    velicin v elementih (sil, momentov, itd.). Za tovrstno resevanje problema obstajata dva nacina:

    nacin A zahteva opredelitev absolutnih kotov med silo in x -osjo, medtem ko

    nacin B, ki je z inzenirskega vidika bolj prakticen, pa opredeljuje relativni kot med silo in x -osjo.Pri tem je smer sil potrebno dolociti glede na usmerjenost osi izbranega koordinatnega sistema.

    3

  • F

    F

    F

    F

    F

    F

    O

    O

    P

    P

    V

    V

    x

    x

    yy

    lm

    n

    a) b) c)

    Slika 3: Laboratorijski zerjav; a) Realna konstrukcija, b) Fizikalni model, c) Diagram prostega telesa.

    Resevanja problema: Nacin A V prvem koraku je potrebno za dan diagram prostega telesa dolociti

    geometrijo konstrukcije, ki opredeljuje usmerjenost sil, torej usmerjenost sile v vrvi FV, ki jo opredeljuje

    kot , sile v palici FP, ki jo opredeljuje kot ter zunanje obremenitve FO, ki jo opredeljuje kot (slika

    4).

    FF

    F

    i

    O

    P

    V

    x

    y

    j

    Slika 4: Diagram prostega telesa, ki uposteva absolutne kote med silami in x -osjo.

    Za dano geometrijo konstrukcije zapisemo kote med danimi silami in x -osjo:

    = arctan (ml ),

    = 360 arctan (nl ), = 270,

    (1)

    ter komponente sil:

    Sila v vrvi:

    FV = FV,x i + FV,y j,

    FV,x = FV cos,

    FV,y = FV sin.

    (2)

    Sila v palici:

    FP = FP,x i + FP,y j,

    FP,x = FP cos,

    FP,y = FP sin.

    (3)

    4

  • Sila zunanje obremenitve:

    FO = FO,x i + FO,y j,

    FO,x = FO cos ,

    FO,y = FO sin .

    (4)

    Za dolocevanje ravnotezja sil s skupnim prijemaliscem uporabimo I. Newtonov zakon, ki ga v vektorski

    obliki zapisemo:

    R = Rx + Ry = Rx i +Ry j =

    Ni=1

    Fi,x i +

    Ni=1

    Fi,y j = 0 i + 0 j = 0. (5)

    Pri samem resevanju problemov je skalarna oblika bolj prakticna, torej vektorski zapis razdelimo na

    sestevek komponent sil, ki lezijo v x -smeri oziroma v y-smeri. Sledi zapis ravnoteznih enacb:

    x -smer:Ni=1

    Fi,x = 0, (6)

    y-smer:

    Ni=1

    Fi,y = 0. (7)

    Ob upostevanju enacb (1 - 4) v ravnoteznih enacbah (6) in (7), dobimo sistem dveh enacb z dvema

    neznankama:

    x -smer:

    Ni=1

    Fi,x = FV,x + FP,x + FO,x =

    = FV cos+ FP cos + FO cos = 0,

    (8)

    y-smer:

    Ni=1

    Fi,y = FV,y + FP,y + FO,y =

    = FV sin+ FP sin + FO sin = 0.

    (9)

    Sedaj lahko iz enacbe (8) izrazimo velikost sile v vrvi FV:

    FV = FPcos

    cos. (10)

    Ob upostevanju enacbe (10) v enacbi (9) dobimo velikost sile v palici FP:

    FP =FO

    cos cos sin+ sin. (11)

    5

  • FF

    F

    O

    P

    V

    x

    y

    i

    j

    Slika 5: Diagram prostega telesa, ki uposteva relativne kote med x -osjo in silo.

    Resevanja problema: Nacin B V tem primeru je potrebno za dan diagram prostega telesa dolociti

    geometrijo konstukcije, ki opredeljuje usmerjenost sil z relativnimi koti med silami in x -osjo, torej usmer-

    jenost sile v vrvi FV, ki jo opredeljuje kot ter sile v palici FP, ki jo opredeljuje kot

    . Pri tem

    zunanja sila FO ne deluje v x -smeri torej je njena komponenta v x -smeri enaka FO,x = 0, v y-smeri pa

    FO,y = FO (slika 5).

    Sedaj lahko zapisemo relativne kote med silami in x -osjo kot:

    = arctan (ml ),

    = arctan (nl )(12)

    in komponente sil, za katere opredelimo njihovo usmerjenost glede na osi koordinatnega sistema:

    Sila v vrvi:

    FV = FV,x i + FV,y j,

    FV,x = FV cos,

    FV,y = FV sin.

    (13)

    Sila v palici:

    FP = FP,x i + FP,y j,

    FP,x = FP cos,

    FP,y = FP sin.(14)

    Sila zunanje obremenitve:

    FO = FO,x i + FO,y j,

    FO,x = 0,

    FO,y = FO.(15)

    Z uporabo I. Newtonovega zakona sledi zapis ravnoteznih enacb:

    x -smer:

    Ni=1

    Fi,x = 0, (16)

    y-smer:

    Ni=1

    Fi,y = 0. (17)

    6

  • Ob upostevanju enacb (12 - 15) v ravnoteznih enacbah (16) in (17) dobimo sistem dveh enacb, z dvema

    neznankama:

    x -smer:

    Ni=1

    Fi,x = FV,x + FP,x + FO,x =

    = FV cos + FP cos

    = 0

    (18)

    x -smer:

    Ni=1

    Fi,y = FV,y + FP,y + FO,y =

    = FV sin FP sin FO = 0

    (19)

    Iz enacbe (18) lahko izrazimo velikost sile v vrvi FV:

    FV = FPcos

    cos. (20)

    Ob upostevanju enacbe (20) v enacbi (19) lahko zapisemo velikost sile v palici FP:

    FP =FO

    cos cos sin sin. (21)

    1.4 Eksperimentalna opredelitev sil s skupnim prijemaliscem laboratorij-

    skega zerjava

    Za dano konstrukcijo, tj. laboratorijski zerjav (slika 6), je potrebno izmeriti velikosti sil v elementih, torej

    velikost sile v vrvi FV (s pomocjo vzmetne tehtnice) in velikost sile v palici FP (s pomocjo merilca sile).

    Silomer

    Silomer(push-pul)

    Podpora

    Vrv

    PalicaUte mo

    Slika 6: Merilne komponente laboratorijskega zerjava.

    Na podlagi izmerjenih podatkov je potrebno dolociti absolutno napako sile v vrvi Eabs,FV in sile v palici

    Eabs,FP ter tudi njuni relativni napaki EFV ter EFP :

    |Eabs| = |Ean Eeksp|, (22)

    E =|Eabs|Ean

    100%. (23)

    7

  • 1.4.1 Kaj gre lahko narobe

    Napacen odcitek dolzine l.

    Napacen odcitek dolzine m.

    Napacen odcitek dolzine n.

    Napacen odcitek zunanje obremenitve FO. Ta je opredeljena v Newtonih [N] kot FO = mO g, kjermO predstavlja maso v kilogramih [kg] in g gravitacijski teznostni pospesek z vrednostjo 9,81 m/s

    2.

    Pregled meritev in rezultati

    Simbol Analiticna vrednost Eksperimentalna vrednost Enota

    FV N

    FP N

    |EFV | \ N|EFP | \ NEFV \ %EFP \ %

    8

  • 2 Ravnotezje togega telesa

    2.1 Namen vaje

    V realnosti obstaja veliko primerov, ko togega telesa ne moremo ponazoriti s tocko, saj sile na telesu

    nimajo skupnega prijemalisca. To pomeni, da je potrebno poleg aksiomov o silah uporabiti tudi koncept

    momenta. Eden taksnih primerov je preprosta tehtnica (slika 7). V tem primeru, moramo opredeliti

    pravilo o prenosu sile v tocko in uporabiti koncept momenta, da ohranimo ravnotezno stanje telesa.

    F

    F

    F

    A AA

    A A

    F

    F

    F

    1

    1

    1

    y y

    x x

    2

    2

    2

    x

    x x

    y

    A

    A A

    l l

    y y

    c) d)

    l l

    MF1 MF2

    a) b)

    A

    Slika 7: Tehtnica; a) Realna konstrukcija, b) Fizikalni model, c) Diagram prostega telesa, d) Prenos sil

    v skupno prijemalisce.

    V okviru te vaje zelimo studentu prikazati:

    kako iz realne konstrukcije izdelati preprosti fizikalni model oziroma diagram prostega telesa,

    kako reducirati sistem sil, ki nimajo skupnega prijemalisca, v sistem sil s skupnim prijemaliscem,

    kako dolociti ravnotezje sil na togem telesu.

    2.2 Definicija naloge

    V okviru te naloge je potrebno za dano konstrukcijo, tj. laboratorijska tehtnica (slika 8), z uporabo I.

    Newtonovega zakona analiticno dolociti in eksperimentalno ovrednotiti:

    fizikalni model oziroma diagram prostega telesa, ki ponazarja realno konstrukcijo,

    neznano dolzino b, tako da bo sistem v ravnotezju,

    reakcije v podpori,

    absolutno ter relativno napako med izracunano (analiticno) vrednostjo ter eksperimentalnimi me-ritvami.

    9

  • Slika 8: Laboratorijska tehtnica.

    2.3 Analiticna opredelitev ravnotezja togega telesa

    2.3.1 Fizikalni model ter diagram prostega telesa

    Laboratorijsko tehtnico je potrebno poenostaviti do fizikalnega modela, ter nadalje do diagrama prostega

    telesa (slika 9), pri tem pa moremo zagotavljati, da poenostavitev izkazuje:

    prvotno geometrijo,

    realne obremenitve, torej sile in momente zapisane v vektorski obliki,

    realne podpore v simbolni obliki, glede na dogovorjeno konvencijo.

    2.3.2 Ravnotezje togega telesa

    Ob upostevanju geometrije (slika 9d) lahko zapisemo komponente sil, tj. sil zunanje obremenitve F 1 in

    F 2, medtem ko so komponente sile v podpori A (reakcije) ze opredeljene kot Ax in Ay. Zaradi prenosa

    sil (F 1 in F 2) v skupno prijemalisce pa je potrebno opredeliti tudi momente okoli tocke A (v z -smeri),

    da ohranimo ravnotezno stranje telesa. Tako lahko zapisemo:

    1. sila zunanje obremenitve:

    F1 = F1,x i + F1,y j,

    F1,x = F1 cos,F1,y = F1 sin.

    (24)

    2. sila zunaje obremenitve:

    F2 = F2,x i + F2,y j,

    F2,x = 0,

    F2,y = F2.(25)

    10

  • a)

    F

    A A

    F1 2

    x

    y

    a b

    b)

    d)c)

    A

    MF1 MF2F FF

    F

    1 12

    2

    x x

    y y

    a b

    A A

    A A

    A

    A

    yy

    x

    x

    i

    j

    Slika 9: Laboratorijska tehtnica; a) Realna konstrukcija, b) Fizikalni model, c) Diagram prostega telesa,

    d) Prenos sil v skupno prijemalisce.

    Sila v podpori:

    A = Ax i +Ay j,

    Ax,

    Ay.

    (26)

    Nastali momenti zaradi prenosa sil, tj. F 1 in F 2, v skupno prijemalisce (tocka A):

    MAF1 =

    MAF1,x = 0,MAF1,y = F1 sina. (27)

    MAF2 =

    MAF2,x = 0,MAF2,y = F2 b. (28)Sedaj lahko nastavimo ravnotezne enacbe v x -smeri, y- smeri in moment okoli tocke A (v z -smeri):

    x -smer:

    Ni=1

    Fi,x = 0 (29)

    y-smer:

    Ni=1

    Fi,y = 0 (30)

    11

  • moment okoli tocke A:

    Mj=1

    MAj = 0 (31)

    Ob upostevanju enacb (24 - 28) v ravnoteznih enacbah (29 - 31) dobimo sistem treh enacb, s tremi

    neznankami:

    x -smer:

    Ni=1

    Fi,x = F1,x + F2,x +Ax =

    = F1 cos+ 0 +Ax = 0

    (32)

    y-smer:

    Ni=1

    Fi,y = F1,y + F2,y +Ay =

    = F1 sin F2 +Ay = 0

    (33)

    moment okoli tocke A:

    Mj=1

    MAj = MAF1,x +M

    AF1,y +M

    AF2,x +M

    AF2,y =

    = 0 + F1 sina+ 0 F2 b = 0

    (34)

    Iz ravnotezne enacbe v x -smeri (32) izrazimo velikost reakcije Ax:

    Ax = F1 cos. (35)

    Iz momentne enacbe (34) lahko izrazimo neznano dolzino b:

    b =F1F2

    sina (36)

    in iz ravnotezne enacbe v y-smeri (33) izrazimo velikost reakcije Ay:

    Ay = F2 + F1 sin. (37)

    2.4 Eksperimentalna opredelitev ravnotezja togega telesa

    Za dano konstrukcijo je potrebno izmeriti oziroma dolociti velikost neznane obremenitve F1, da bo sistem

    v ravnotezju (slika 10).

    Na podlagi izmerjenih podatkov je potrebno dolociti absolutno napako neznane obremenitve Eabs,F1 in

    tudi njeno relativno napako EF1 , kjer sta absolutna in relativna napaka opredeljeni kot:

    |Eabs| = |Ean Eeksp|, (38)

    E =|Eabs|Ean

    100%. (39)

    12

  • RoicaPodpora

    Ute m2

    Vrvice

    Ute m1

    Slika 10: Merilne komponente laboratorijske tehtnice.

    2.4.1 Kaj gre lahko narobe

    Napacen odcitek dolzine a.

    Napacna opredelitev kota ali katerega drugega kota.

    Napacen odcitek zunanjih obremenitev F1 in F2. Ti sta opredeljena v Newtonih [N] kot Fi = mi g,kjer mi predstavlja maso v kilogramih [kg] in g gravitacijski teznostni pospesek z vrednostjo 9,81

    m/s2.

    Pregled meritev in rezultati

    Simbol Analiticna vrednost Eksperimentalna vrednost Enota

    b mm

    Ax \ NAy \ N|Eb| \ NEb \ %

    13

  • 3 Analiza strukturnih elementov - nosilci

    3.1 Namen vaje

    Nosilci so najbolj pogosti konstrukcijski elementi v inzenirskih aplikacijah saj omogocajo poljubno izbiro

    i.) geometrije (ravni, ukrivljeni in lomljeni elementi), ii.) tipa zunanjih obremenitve in iii.) pritrjevanja

    z drugimi elementi na poljubni lokaciji. Glede na njihovo pogostost nas z inzenirskega vidika ponavadi

    zanima, njihova nosilnost zunanjih obremenitev. V tem primeru nosilnost elementa zavisi od notranjih

    velicin oziroma notranjih sil in momentov (sile, ki delujejo na material v doloceni tocki elementa). Velicine,

    ki se pri nosilcih pojavijo in morajo lezati pod neko dovoljeno (dopustno) vrednostjo so: osna sila, strizna

    sila in notranji moment. Eden od primerov nosilnih konstrukcij je mostni zerjav (slika 11).

    a) b)

    d)c)

    C

    CC

    B

    BB

    F1

    F1F1

    x

    xx

    z

    z

    z

    a

    a

    b

    b

    Bz

    x

    x

    x

    N(x)

    T(x)

    M(x)

    a b

    A

    AA

    Ax

    Az

    Slika 11: Mostni zerjav; a) Realna konstrukcija, b) Fizikalni model, c) Diagram prostega telesa, d)

    Diagrami notranjih sil in momentov (NTM diagrami).

    V okviru te vaje zelimo studentu prikazati:

    kako z realne konstrukcije izdelati preprost fizikalni model ter diagram prostega telesa,

    kako izracunati notranje sile in momente na poljubni lokaciji elementa,

    kako izdelati diagrame notranjih sil in momentov (NTM diagrame).

    14

  • 3.2 Definicija naloge

    V okviru te naloge je potrebno za dani nosilec (slika 12) z uporabo I. Newtonovega zakona analiticno

    dolociti in eksperimentalno ovrednotiti:

    fizikalni model oziroma diagram prostega telesa,

    reakcije v podporah,

    notranje sile in momente v poljubni tocki nosilca in na lokaciji senzorja,

    diagrame notranjih sil in momentov (NTM diagrame),

    absolutno in relativno napako med izracunano (analiticno) vrednostjo in eksperimentalnimi meri-tvami.

    Slika 12: Nosilec.

    3.3 Analiticna opredelitev nosilcev

    3.3.1 Fizikalni model ter diagram prostega telesa

    V prvem koraku realno geometrijo nosilca poenostavimo do fizikalnega modela in v nadaljevanju do

    diagrama prostega telesa, ki ju v praksi zdruzimo (slika 13).

    3.3.2 Ravnotezje togega telesa oziroma nosilca

    Za nas nosilec (slika 13b) v nadaljevanju zapisemo ravnotezne enacbe v x -smeri, v z -smeri in moment

    okoli tocke A (v y-smeri):

    x -smer:Ni=1

    Fi,x = Ax + F1 cos = 0, (40)

    15

  • b)a)

    l/2

    C B

    F1

    x

    z

    l

    A

    Bz

    Ax

    Az

    Slika 13: Nosilec: a) Realna konstrukcija, b) Fizikalni model in diagram prostega telesa.

    z -smer:

    Ni=1

    Fi,z = Az + F1 sinBz = 0, (41)

    moment okoli tocke A:

    Mj=1

    MAj = F1 sinl

    2+Bz l = 0. (42)

    Sedaj lahko iz enacbe v x -smeri (40) izrazimo velikost reakcije Ax:

    Ax = F1 cos. (43)

    Iz momentne enacbe v tocki A (42) lahko izrazimo velikost reakcije Bz:

    Bz = F1sin

    2(44)

    in ob upostevanju enacbe (44) v enacbi (41) izrazimo velikost reakcije Az:

    Az = F1sin

    2. (45)

    3.3.3 Dolocitev notranjih sil in momentov

    Ce zelimo dolociti velikost in distribucijo notranjih sil in momentov v nosilcu, moramo nosilec razrezati

    na obmocja. Obmocje je del nosilca, na katerem ni sprememb zunanje obremenitve ali njegove geometrije.

    Tako lahko za dani nosilec dolocimo dve polji (slika 14).

    16

  • a) b)

    l/2

    C

    F1x

    z z

    x

    A

    Polje: A-C Polje: C-B

    A Ax N(x) N(x)

    M(x) M(x)

    T(x) T(x)

    Ax

    Az Az

    Slika 14: Polja; a) Pole A-C6z in b) Polje B-C.

    Polje A-C Potrebno je nastaviti ravnotezne enacbe v N -smeri in T -smeri ter moment okoli tocke v

    kateri smo rezali:

    N -smer:Fi,N = Ax +N(x) = 0, (46)

    T -smer:

    Fi,T = Az + T (x) = 0, (47)

    moment okoli tocke reza:

    Mj,M = Az x+M(x) = 0. (48)

    Iz enacb (46 - 48) in enacb (43 - 45) lahko dolocimo distribucijo notranjih sil in momentov za polje A-C,

    kjer x poteka od 0 do l/2:

    osna sila:N(x) = Ax = F1 cos, (49)

    strizna sila:T (x) = Az = F1sin2 , (50)

    notranji moment:M(x) = Az x = F1sin2 x. (51)

    Polje C-B Nastavimo ravnotezne enacbe v N -smeri in T -smeri ter moment za polje C-B:

    N -smer:Fi,N = Ax + F1 cos+N(x) = 0, (52)

    T -smer:

    Fi,T = Az + F1 sin+ T (x) = 0, (53)

    17

  • moment okoli tocke reza:

    Mj,M = Az x+ F1 sin (xl

    2) +M(x) = 0. (54)

    Iz enacb (52 - 54) in enacb (43 - 45) dolocimo distribucijo notranjih sil in momentov za polje C-B, kjer

    x poteka od l/2 do l:

    osna sila:N(x) = Ax F1 cos = F1 cos F1 cos = 0, (55)

    strizna sila:T (x) = Az F1 sin = F1 sin2 F1 sin = F1sin2 , (56)

    notranji moment:M(x) = F1sin2 x F1 sin (x

    l2 ). (57)

    3.3.4 Izris diagramov nontranji sil in momentov (NTM diagrami)

    Glede na dano distribucijo notranjih sil in momentov lahko izrisemo diagrame osne sile N(x), strizne sile

    T (x) in notranjega momenta M(x) (slika 15).

    l/2

    C B

    F1

    x

    z

    l

    A

    Bz

    Ax

    Az

    x

    x

    x

    N(x) F1 cos

    T(x)

    M(x)F

    1sin

    F1sin l

    F1sin

    2

    2 2

    2

    Slika 15: Diagram notranjih sil in momentov.

    3.4 Eksperimentalna opredelitev ravnotezja togega telesa

    Za nosilec je potrebno izmeriti notranje sile in momente kjer je pritrjen senzor sile (l = 300 mm), to so:

    osna sila N(x = 300 mm), strizna sila T (x = 300 mm), moment M(x = 300 mm) (slika 16).

    Na podlagi izmerjenih podatkov je potrebno dolociti absolutno napako notranjih sil in momentov Eabs

    in relativno napako E, kjer sta napaki opredeljeni kot:

    |Eabs| = |Ean Eeksp|, (58)

    18

  • Merilni sistem

    Zajemalnisistem

    Raunalnik

    Vrvica

    Ute m1

    NosilecNepominapodpora

    Pominapodpora

    Slika 16: Merilne komponente nosilca.

    E =|Eabs|Ean

    100%. (59)

    3.4.1 Kaj gre lahko narobe

    Napacen odcitek dolzin.

    Napacen odcitek kotov.

    Napacen odcitek sile zunanje obremenitve F1. Ta je opredeljena v Newtonih [N] kot F1 = m1 g,kjer m1 predstavlja maso v kilogramih [kg] in g gravitacijski teznostni pospesek z vrednostjo 9,81

    m/s2.

    Pregled meritev in rezultati

    Simbol Analiticna vrednost Eksperimentalna vrednost Enota

    N(x = 300 mm) N

    T (x = 300 mm) N

    M(x = 300 mm) N

    |EN(x=300 mm)| \ N|ET (x=300 mm)| \ N|EN(x=300 mm)| \ NEN(x=300 mm) \ %ET (x=300 mm) \ %EM(x=300 mm) \ %

    19

  • Literatura

    [1] Emri I.: Statics: Learning from engineering examples, Springer, New York, 2016

    [2] Beer F.: Vector mechanics for engineers: Statics, McGraw-Hill Education, 2016

    [3] Beer F.: Vector mechanics for engineers: Statics and Dynamics, McGraw-Hill Education, 2016

    [4] Cvetas F.: Statika, Fakulteta za strojnistvo, Ljubljana, 1991

    [5] Marusic M.: Osnove tehniske mehanike 1 - Statika, Slovensko drustvo, Ljubljana, 1993

    [6] Stropnik J.: Tehniska mehanika I, Fakulteta za strojnistvo, Ljubljana, 2000

    20

    Ravnoteje sil s skupnim prijemalicemRavnoteje togega telesaAnaliza strukturnih elementov - nosilciLiteratura