Objasni i komentiraj sile otpora pri kretanju vozila koje su dominantne kod velikih/malih brzinaSILE OTPORA PRI KRETANJU VOZILAU najopćenitijem slučaju kretanju vozila suprotstavljaju se sljedeće sile otpora:1. Otpor kotrljanja ili otpor pri kotrljanju (Fk)2. Otpor zraka (Fz)3. Otpor uspona (Fu)4. Otpor inercije (Fi)Slika: Sila otpora i sila vučeOtpor kotrljanja ili otpor pri kotrljanju (Fk)

i odavde jegdje je:e [mm] - koeficijent trenja kotrljanjard [mm] - dinamički polumjer kotačaFG[N] - okomito opterećenje kotača f=FK /FG - koeficijent otpora kotrljanjaSila otpora kotrljanja koja djeluje u osi kotača jednakog je iznosa kao FK a suprotnog smjera. Otpor kotrljanju izravno je razmjeran okomitom opterećenju (FG) i količniku e/rd=f, koji nazivamo koeficijentom otpora (pri) kotrljanju.Ispitivanja su pokazala da koeficijent otpora pri kotrljanju ostaje praktički konstantan do brzina 60 - 80 km/h. Međutim, iznad tih brzina koeficijent f naglo raste u ovisnosti o brzini gibanja i tlaku zraka u gumama.Otpor zraka (Fz)gdje je:Cx(Cz, Cw) - koeficijent otpora zrakaA [m2] - površina vozila koja se dobije projekcijom vozila na ravninu okomitu na pravac kretanja vozilavrx [m/s] - komponenta rezultirajuće relativne brzine zraka u odnosu na automobil u pravcu uzdužne osi automobilaρ [kg/m3] – gustoća zraka kroz koje se giba voziloOtpor uspona (Fu)

sila otpora uspona određena je izrazom gdje je 𝛼 kut nagiba cestovne površine.

(uspon) = Otpor inercije (Fi)Pri ubrzanju ili usporavanju vozila, tj. pri svakoj promjeni brzine kretanja, pojavljuju se inercijske sile koje su pri translatornom kretanju jednake proizvodu mase i ubrzanja, a pri rotacijskom kretanju proizvodu momentu inercije i kutnom ubrzanju. Veličina inercijalne sile translatiranoga kretanja ovisi o ukupnoj masi vozila i njegovu ubrzanju, dok veličina inercijalnog momenta ovisi o rotirajućim masama vozila, tj. o momentu inercije rotirajućih masa i kutnom ubrzanju tih masa.Sila otpora inercije pri translatornom kretanju vozila je: Pri rotaciji tijela čiji je moment, s obzirom na os oko koje rotira, Iz, a kutno ubrzanje [s-2]Pojavit će se inercijski moment: [Nm]U praksi: [N]𝛿 (delta) – koeficijent rotirajućih masa𝛿 = 1,5 – 1,8 za prvi stupanj prijenosa osobnih vozila𝛿 = 1,05 – 1,06 za posljednji stupanj prijenosa osobnih vozila𝛿 = 2,0 – 3,0 za prvi stupanj prijenosa kamiona𝛿 = 1,06 – 1,08 za posljednji stupanj prijenosa kamionaVučna sila:gdje je:[Nm] – moment motora - prijenosni odnos u mjenjaču koji ovisi o stupnju prijenosa - prijenosni odnos u diferencijalnom prijenosniku - stupanj djelovanja mjenjača - stupanj djelovanja diferencijalnog prijenosnika

– dinamički polumjer kotača

Navedite el. strojeva koji služe za prijenos snage i gibanja. Opis, karakteristike, skice.- Osovine i vratila- Rukavci- Ležajevi- Spojke- PrijenosniciOsovine i vratilaOsovine služe kao nosači ostalih strojnih dijelova. Pritom mogu rotirati ili oscilirati, a rjeđe mirovati. I strojni dijelovi mogu se okretati ili oscilirati na osovini ili zajedno s osovinom. Glede opterećenja, osovine smatramo nosačima na dva oslonca. Osovine ne prenose snagu, odnosno okretni moment pa su opterećene pretežno na savijanje.dobivamo izraz za izračunavanje promjera osovine:gdje je:- moment savijanja u promatranom presjeku osovine - dopušteno naprezanje osovine na savijanjeVratila služe kao nosači ostalih strojnih dijelova. Za razliku od osovina, vratila se uvijek okreću, a samo ponekad osciliraju. Vratila prenose snagu odnosno okretni moment pa su opterećena i na torziju, ali i na savijanje, vlak ili tlak (izvijanje).

Snaga koju prenosi vratilo iznosi:gdje je: - moment vrtnje (torzije) koji prenosi vratilo - kutna brzina vratila, koja pri broju okretaja vratila n [0/min] iznosi ω=n/30Rukavcima nazivamo one dijelove osovina i vratila preko kojih se one oslanjaju na ležajeve. Rukavci, kao i dijelovi osovina i vratila, mogu mirovati, rotirati ili oscilirati.Prema smjeru djelovanja sila rukavci mogu biti:1. poprečni (radijalni) u kojima sile djeluju okomito na uzdužnu os osovina ili vratila i mogu biti:1.1 cilindrični1.2 konusni1.3 kuglasti2. uzdužni (aksijalni) u kojima sile na osovinu ili vratilo djeluju u smjeru uzdužne osi i dijele se prema izvedbi na:2.1 potporne cilindrične rukavce2.2 potporne konične rukavce2.3 potporne grebenaste rukavce2.4 potporne kuglaste rukavce

Ležajevi su strojni dijelovi na koje se, preko svojih rukavca, oslanjaju osovine i vratila. Prema načini rada, odnosno vrsti trenja, ležajevi mogu biti klizni i valjni (kotrljajući). Ležajeve koji preuzimaju radijalne sile, tj. sile okomite na uzdužnu os vratila, nazivamo radijalnim ili poprečnim. Djeluju li sile u smjeru uzdužne osi vratila (aksijalno), govorimo o aksijalnim ili uzdužnim ležajevima. Ako na ležaj istodobno djeluju radijalne i aksijalne sile, govorimo o radijalno-aksijalnim ležajevima. Na konstrukciju ležaja bitno utječe pravac opterećenja i karakter opterećenja.Spojke povezuju u jednu cjelinu različita vratila – npr. vratila elektromotora i vratilo stroja koji on pogoni pogoni (kompresor, crpka, alatni stroj itd.), bilo jedno dugačko vratilo koje je napravljeno od više dijelova zbog lakše izrade, montaže ili transporta. Spojkama se mogu međusobno spojiti i drugi elementi, npr. vratila sa zupčanicima, remenice itd.Pravilo je da se spojke stavljaju neposredno iza izvora snage (motora) gdje je broj okretaja najveći a opterećenje najmanje. Na taj način dobijemo spojke manjih izmjera i masa. Spojke rotiraju pa moraju biti statički i dinamički izbalansirane.

Spojke dijelimo u ovisnosti o vrsti spoja i na osnovu tog kriterija postoje sljedeće vrste:a) Krute spojkeb) Uzdužno pokretljive (dilatacijske) spojkec) Neelastične kompenzacijske spojked) Elastične spojkee) Specijalne spojke automatsko isključne spojkef) Isključne i uključno-isključne spojkePrijenosnicima nazivamo uređaje koji služe za prijenos snage od pogonskog stroja (motora) k radnom stroju.Motor i radni stroj najjednostavnije je povezati izravno tako da se njihova vratila međusobno spoje spojkama, a tu vezu moguće je ostvariti onda kada je broj okretaja radnog stroja jednak broju okretaja motora.

Objasnite skicom Hookeov zakon. Navedite osnovna svojstva te komparirajte razlike zakaljenog čelika, srednje tvrdog, mekog čelika, bakra i aluminijaHookeov zakonZa tehničke je račune najvažniji dio grafa σ=f(𝜀) onaj od ishodišta do granice proporcionalnosti. U praksi se, u konstrukcija, nikad ne smije dopustiti da naprezanja prijeđu granicu elastičnosti, odnosno granicu proporcionalnosti. Kako u području proporcionalnosti vlada već ranije spomenuti Hookeov zakon pravca, proizlazi da su svi računi pritom relativno jednostavni. Za bilo koje naprezanje u području proporcionalnosti može se pisati Iz sličnosti pravokutnih trokuta 0 Tx T'x i OTT' proizlazi:

Tako dobivamo:To je poznati Hookeov zakon - temeljni zakon znanosti o čvrstoći. Veličina E ima izmjeru naprezanja N/mm2 i naziva se Youngovim modulom elastičnosti. Youngov modul elastičnosti je ono naprezanje pri kojemu bi se materijal produljio za vlastitu duljinu e = 1 = Δl/l0, tj. Δl=l0, u slučaju da se i preko granice proporcionalnosti produljuje proporcionalno opterećenje. Fizikalna veličina E daje otpornost materijala prema deformacijama. Materijal većeg modula elastičnosti otporniji je prema deformaciji pri jednakom naprezanju od materijala manjeg modula elastičnosti. Slika: K Hookeovom zakonu

U vrlo rastezljivih materijala, kakvi su žareni bakar i žareni aluminij, nema uopće granice proporcionalnosti, već od samog početka opterećivanja počinju plastične deformacije, koje se superponiraju na elastične deformacije.

Opišite mehanizam nastanka zamora materijala, u kojim uvjetima eksploatacije konstrukcije dolazi do njega. Objasni odnos intenziteta naprezanja u odnosu na vrijeme trajanja ciklusaPuzavost i ispitivanje puzavostiMaterijal je u konstrukcijama često opterećen dugotrajno, bez promjene veličine opterećenja. Ta pojava - da kovini opterećenoj konstantnim opterećenjem tijekom vremena raste deformacija - naziva se puzavost.Na slici pokazan je najopćenitiji tip puzavosti. Na ordinati je nanijeta deformacija pri konstantnom opterećenju i konstantnoj temperaturi kao

funkcija vremena nanijetog na apscisi. Pri pojavi puzavosti razlikujemo tri stadija.

I i II zakon termodinamike (analitički izraz i opis)Prvi zakon – prijelaz toplineTijela ili dijelovi tijela različitih temperatura kad ih dovedemo u međusobnu vezu djeluju tako da teže toplinskoj ravnoteži, tj. izjednačivanju svojih temperatura. Pritom tijela izmjenjuju energiju što nazivamo prijelazom topline. Pod pojmom prijelaz topline razumijevamo izmjenu onog dijela energije tijela koja je funkcija temperature. Pri prijelazu topline, toplije se tijelo hladi, a hladnije grije.U = U2 - U1 = Q - W Q = U + W = U2 - U1 + WDrugi zakon termodinamikeToplina ne može sama od sebe prijeći od hladnijeg na toplije tijelo, i to niti posredno niti neposredno.Što je koncentracija naprezanja?Utjecaj oblika strojnog dijela na njegovu dinamičku čvrstoću posljedica je neravnomjernosti raspodijele naprezanja po presjeku strojnog dijela.

Opiši Cartonov proces s osvrtom na zakone termodinamikeCarnotov procesU tom procesu polazimo od stanja 1 nakon čega plin izotermno ekspandira pri čemu mu

se dovodi toplina Qd ili kako je često označujemo Q1 . Tu toplinu oduzimamo nekom ogrjevnom spremniku (OS). Ogrjevni spremnik mora sadržavati dostatno topline, a njegova temperatura grijanja tg mora biti nešto veća od temperature radne tvari t1 da bi toplina mogla prelaziti u željenom smjeru od ogrjevnog spremnika na radnu tvar. U stanju 2 prekidamo dovođenje topline, npr. tako da odmaknemo ogrjevni spremnik od cilindra, pa plin ekspandira adijabatski od stanja 2 do stanja 3. Zbog adijabatske ekspanzije plin će se ohladiti do temperature t2. Od stanja 3 do stanja 4 provodimo izotermnu kompresiju pri čemu od plina oduzimamo toplinu Q0 = Q2, te je predajemo rashladnom spremniku RS. Temperatura tog spremnika tn treba biti niža od temperature plina t2, da bi se osigurao prijelaz topline od radne tvari na rashladni spremnik. U stanju 4 prekidamo hlađenje radne tvari prikladnom izolacijom, pa nastavak kompresije od stanja 4 do polaznog stanja 1 teče adijabatski. Da bi se mogao realizirati kružni proces, neophodno je postojanje dvaju toplinskih spremnika različitih temperatura koji omogućuju potrebnu izmjenu topline. Radna tvar je samo posrednik u proizvodnji rada iz topline, a stvarni dobavljači energije jesu ogrjevni i rashladni spremnik.Što je izoterma, izobara, navedi osnovne razlikeIzoterma To je promjena stanja pri kojemu je temperatura konstantna.Tu promjenu stanja možemo ostvariti u cilindru koji dobro vodi toplinu i u kojemu je rastezanje plina tako polagano da plinu dostrujava toliko topline da bi mu temperatura za cijelo vrijeme ostala nepromijenjena.P1V1= mRT' = P2V2= PV= konst

Izobara To je promjena stanja pri kojemu je tlak (P) konstantan.Izobaru možemo ostvariti tako da plin u cilindru opteretimo konstantnom vanjskom silom, a rastezanje plina omogućuje pomični stap. Grijemo li plin, njegovo se stanje mijenja od stanja 1 u stanje 2. Prema prvom glavnom zakonu, dovedena se toplina može izraziti ovako: Q = mcp (t2 – t1) W = P (V2 – V1)Navedite osnovna svojstva materijala s osnovnim značajkama

Kemijska - Ova se svojstva, kao uostalom i sva ostala, određuju ispitivanjem. Ispitivanje ima cilj: određivanje kemijskog sastava, određivanje kemijske otpornosti prema djelovanju kemikalija, određivanje vatrootpornosti, određivanje toplinske otpornosti i naposljetku određivanje otpornosti materijala prema koroziji.Fizička - To su svojstva što se odnose na fizičke (prirodne) osobine nekog materijala. Osobito su važna ova svojstva: specifična težina, zapreminska težina, specifični volumen i gustoća.Toplinska - Među toplinskim svojstvima prema praktičnom značenju ističu se: a) Specifična toplina;b) Toplinska provodljivost;c) Toplinsko širenje;d) Temperatura taljenja.Električna - Električni otpor vodiča duljine l [m] i površine poprečnog presjeka A [mm2] razmjeran je duljini (l), a obrnuto razmjeran presjeku (A). Otpor (R) ovisi o vrsti materijala od kojega je načinjen vodič, što se izražava preko specifičnog otpora (ρ).Mehanička – Od svih svojstava materijala za gradnju strojeva najvažnija su mehanička. Tu ubrajamo:1. čvrstoću 5. tvrdoću2. rastezljivost 6. puzavost3. elastičnost 7. žilavost4. plastičnost 8. dinamičku izdržljivost.Prema načinu pojavnosti postoji stanovita uža povezanost između prvih četiriju svojstava, zbog čega ih promatramo zajedno, dok peto svojstvo - tvrdoću - možemo promatrati za sebe iako je i ono povezano s prva četiri svojstva.Prva četiri svojstva definiraju se na osnovi različitog odnosa materijala prema deformacijama što nastaju kao posljedice vanjskih opterećenja. Za sada možemo, najpovršnije, ta svojstva izraziti ovako: čvrstoća je otpornost potpunom raskidanju veza između čestica materijala; rastezljivost je sposobnost deformiranja uopće; elastičnost je sposobnost deformiranog materijala da se nakon rasterećenja vrati u prvotni oblik; možemo, dakle, reći da je elastičnost otpornost prema deformaciji; plastičnost se očituje u popuštanju deformaciji koja zbog toga ostaje trajna. Čvrstoćom i elastičnošću mjerimo, otpornost deformacijama, a rastezljivošću i plastičnošću mjerimo sposobnost za deformacije. Tvrdoća se definira na više načina, a najčešća je definicija koja potječe iz mineralogije. Prema toj definiciji, tvrdoća je otpor materijala protiv prodiranja tvrđeg predmeta u površinu materijala koji ispitujemo.Puzavost definiramo kao pojavu postupnog povećavanja deformacija predmeta tijekom vremena pri statičkom opterećenju.Žilavost definiramo kao otpornost materijala prema udarnom opterećenju.

Dinamička izdržljivost je otpornost materijala prema titrajnom opterećenju, točnije - dinamička izdržljivost je ono dinamičko naprezanje koje materijal može izdržati beskonačno dugo.

Navedite elemente za spajanje?a) Zakovica - za čvrsto spajanje dijelova relativno malih debljina, limovi, profili i slično. Otpor protiv klizanja tj. trenja bit je vezivanja elemenata pomoću zakovica. Upotrebljavaju se kod materijala koji se ne mogu variti a podvrgnuti su intenzivnim vibracijama i udarnom opterećenju.b) Klinovi – klinovima se čvrsto spajaju strojni elementi koji se mogu lako rastaviti kad je to potrebno a da se ne ošteti ni klin ni elementi koji se klinom spajaju.c) Vijci – služe za spajanje elemenata te za prijenos gibanja gdje se rotacija pretvara u pravocrtno gibanje pri čemu se moment vrtnje pretvara u aksijalnu silu.d) Zavareni spoj – spajanje jednog ili više dijelova uz dodavanje ili bez dodavanja dodatnog materijala. Zavarivanje kovina može biti topljenjem, pritiskom, hladno zavarivanje pod pritiskom.e) Lemljeni spoj – to je postupak termičkog spajanja kovinskih dijelova uz pomoć dodatne rastavljene kovine. Lemljenje se izvodi pri temperaturama koje su niže od temperatura taljenja dijelova koji se spajaju. Razlikujemo meko, tvrdo i šavno lemljenje.f) Lijepljeni spojevi – prednost lijepljenih spojeva je potreba za manjim prostorom, lagani su, naprezanja u spoju jednoliko su raspoređena, nepropusna su, otporni na koroziju, ne mijenjaju svojstva materijalu kojeg lijepe.g) Stezni spojevi – daju izdržljive spojeve sigurne protiv vibracije koji mogu prenijeti velika udarna promjenjiva opterećenja. Stezno se najčešće spajaju dijelovi koji rotiraju.h) Opruge – opruge su elementi koji služe za elastično spajanje strojnih dijelova. Primjenjuju se za amortizaciju energije udara za akumuliranje energije, za mjerenje sile, prisilno kretanje, za ograničavanje veličine sile.Newton-ovi zakoni!1. Zakon inercije – svako tijelo ostaje u stanju mirovanja ili u stanju jednolikog pravocrtnog gibanja sve dok neka sila koja na njega djeluje ne promjeni to stanje.2. Zakon proporcionalnosti sile i ubrzanja – promjena brzine (ubrzanje) proporcionalno je sili F koja djeluje na tijelo, a zbiva se u pravcu i smjeru djelovanja sile. F= m x a3. Zakon akcije i reakcije – dva tijela uvijek djeluju uzajamno jedno na drugo silama koje su po veličini jednake ali suprotnog smjera.

Jednadžba kontinuiteta i Bernulijeva jednadžba. Kratki opis i jedinice.Jednadžba kontinuiteta – protok se definira kao količina tekućine koja u jedinici vremena proteče kroz bilo koji presjek strujnog tijeka (protok). Protok se može izraziti u jedinicama volumena Q [m3/s] ili mase m [kg/s]. Ako promatramo strujanje kroz elementarni strujni tijek, tada brzinu v možemo smatrati konstantnom po čitavom presjeku, te će protok kroz taj presjek biti: dQ = vdA [m3/s] pri čemu je dA površina presjeka strujnog tijeka. Maseni protok iznosi: dm = ρdQ = ρvdA [kg/s]

Fizikalna veza sila-rad-snagaSila je fizikalna veličina koja utječe na promjenu stanja gibanja nekog tijela. Jedinica je Newton [N]. Rad je fizikalna veličina kojom se iskazuje djelovanje sile na putu. W= F x s Jedinica je Joule [J].Snaga je izvršeni rad u jedinici vremena. P= Jedinica snage je Watt [W].Izvedite izraz za snagu kod pravocrtnog i kružnog gibanja. U svim koracima navedite u uglatim zagradama jedinice.Pravocrtno gibanje

gdje je:P = snagaW = rad

Kružno gibanjeFormule za izračunavanje otpora penjanja i otpora trenjaKolika sila djeluje na vrata zrakoplova?

Vučna sila na kotaču sa gumom 225/4 5 x 17rd = dinamički polumjer kotača (0,99)Radijus naplatka: R = 0,5 x 17'' = 8,5'' x 25,4 = 215,9mm = 0,2159mVisina profila gume: 45%=>HG = 0,225 x 0,45 = 0,1013mRadijus: r = R + HG = 0,2159 + 0,1013 = 0,3172 x 0,99 – rd = 0,314028mProduljenje štapaΔl = l x α x (t2 – t1) l1 = l + Δlα – koeficijent toplinskog istezanja [mm/℃]Izračunaj naprezanje motke