KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

Samankaltaiset tiedostot
KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

Luento 5: Käyräviivainen liike. Käyräviivainen liike Heittoliike Ympyräliike Kulmamuuttujat θ, ω ja α Yhdistetty liike

Luento 3: Käyräviivainen liike

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

DYNAMIIKKA II, LUENTO 5 (SYKSY 2015) Arttu Polojärvi

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

KJR-C1001: Statiikka L5 Luento : Palkin normaali- ja leikkausvoima sekä taivutusmomentti

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

Luento 6: Suhteellinen liike ja koordinaatistomuunnoksia

Luento 4: Suhteellinen liike ja koordinaatistomuunnoksia

Luento 5: Käyräviivainen liike

Luento 3: Käyräviivainen liike

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

DYNAMIIKKA II, LUENTO 4 (SYKSY 2015) Arttu Polojärvi

Luento 5: Käyräviivainen liike

DYNAMIIKKA II, LUENTO 2 (SYKSY 2015) Arttu Polojärvi

DYNAMIIKKA II, LUENTO 6 (SYKSY 2015) Arttu Polojärvi

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

Jakso 1: Pyörimisliikkeen kinematiikkaa, hitausmomentti

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

Fysiikka ei kerro lopullisia totuuksia. Jokin uusi havainto voi vaatia muuttamaan teorioita.

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

DYNAMIIKKA II, LUENTO 7 (SYKSY 2015) Arttu Polojärvi

DYNAMIIKKA II, LUENTO 8 (SYKSY 2015) Arttu Polojärvi

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

KJR-C1001: Statiikka L3 Luento : Jäykän kappaleen tasapaino

Luento 10: Työ, energia ja teho. Johdanto Työ ja kineettinen energia Teho

DYNAMIIKKA II, LUENTO 3 (SYKSY 2015) Arttu Polojärvi

Kerrataan harmoninen värähtelijä Noste, nesteen ja kaasun aiheuttamat voimat Noste ja harmoninen värähtelijä (laskaria varten)

ELEC-A3110 Mekaniikka (5 op)

Tarkastellaan tilannetta, jossa kappale B on levossa ennen törmäystä: v B1x = 0:

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

763306A JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 2 Ratkaisut 2 Kevät 2017

Derivoimalla kerran saadaan nopeus ja toisen kerran saadaan kiihtyvyys Ña r

Luento 13: Periodinen liike. Johdanto Harmoninen värähtely Esimerkkejä F t F r

Kinematiikka -1- K09A,B&C Harjoitustehtäviä Kevät 2010 PARTIKKELI. Suoraviivainen liike

MS-A0202 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (SCI) Luento 10: Moninkertaisten integraalien sovelluksia

Luento 4: Suhteellinen liike ja koordinaatistomuunnoksia

MS-A0202 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (SCI) Luento 10: Moninkertaisten integraalien sovelluksia

Työ ja kineettinen energia

Luento 6: Suhteellinen liike ja koordinaatistomuunnoksia

Mekaniikka, osa 2. Perttu Lantto. Luentokalvot

Luento 7: Voima ja Liikemäärä. Superpositio Newtonin lait Tasapainotehtävät Kitkatehtävät Ympyräliike Liikemäärä

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka Kurssiesite, kevät 2016

FY9 Fysiikan kokonaiskuva

4 Kaksi- ja kolmiulotteinen liike

Luento 7: Pyörimisliikkeen dynamiikkaa

5.9 Voiman momentti (moment of force, torque)

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

4. Käyrän lokaaleja ominaisuuksia

Luento 7: Pyörimisliikkeen dynamiikkaa

Luento 10: Työ, energia ja teho

KJR-C2002 Kontinuumimekaniikan perusteet Kurssiesite

Luento 8: Liikemäärä ja impulssi. Liikemäärä ja impulssi Liikemäärän säilyminen Massakeskipiste Muuttuva massa Harjoituksia ja esimerkkejä

Pakotettu vaimennettu harmoninen värähtelijä Resonanssi

MS-A0205/MS-A0206 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 Luento 11: Taso- ja tilavuusintegraalien sovellutuksia

Ei-inertiaaliset koordinaatistot

Kinematiikka. Tommi Lintilä, Kari Tammi (Janne Ojalan kalvoista)

Luento 3: Liikkeen kuvausta, differentiaaliyhtälöt

Luento 5: Voima ja Liikemäärä

Luento 6: Liikemäärä ja impulssi

RAK Statiikka 4 op

Luvun 10 laskuesimerkit

Luento 9: Pyörimisliikkeen dynamiikkaa

ELEC-A3110 Mekaniikka (5 op)

Luvun 5 laskuesimerkit

Fysiikan valintakoe , vastaukset tehtäviin 1-2

ELEC-A3110 Mekaniikka (5 op)

MS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 3: Vektorikentät

BM30A0240, Fysiikka L osa 4

Voima F tekee työtä W vaikuttaessaan kappaleeseen, joka siirtyy paikasta r 1 paikkaan r 2. Työ on skalaarisuure, EI vektori!

766323A Mekaniikka, osa 2, kl 2015 Harjoitus 4

Luento 11: Periodinen liike

Klassista mekaniikkaa - kahden kappaleen probleema

KJR-C1001: Statiikka L2 Luento : voiman momentti ja voimasysteemit

Harjoitus 7. KJR-C2001 Kiinteän aineen mekaniikan perusteet, IV/2016

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka

Luvun 5 laskuesimerkit

RTEK-2000 Statiikan perusteet. 1. välikoe ke LUENTOSALEISSA K1705 klo 11:00-14:00 sekä S4 klo 11:15-14:15 S4 on sähkötalossa

NEWTONIN LAIT MEKANIIKAN I PERUSLAKI MEKANIIKAN II PERUSLAKI MEKANIIKAN III PERUSLAKI

KJR-C2002 Kontinuumimekaniikan perusteet, tentti

Suhteellinen nopeus. Matkustaja P kävelee nopeudella 1.0 m/s pitkin 3.0 m/s nopeudella etenevän junan B käytävää

Voimapari ja sen momentti

Nyt kerrataan! Lukion FYS5-kurssi

Jäykän kappaleen mekaniikkaa

Luento 9: Potentiaalienergia

6 Monen kappaleen vuorovaikutukset (Many-body interactions)

Palauta jokainen funktio-tiedosto. Esitä myös funktiot vastauspaperissasi.

2.7.4 Numeerinen esimerkki

KERTAUSTEHTÄVIÄ KURSSIIN A-01 Mekaniikka, osa 1

Fysiikan perusteet. Voimat ja kiihtyvyys. Antti Haarto

Transkriptio:

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka Luento 31.3.2016 Susanna Hurme

Dynamiikan välikoe 4.4.2016 Ajankohta ma 4.4.2016 klo 16:30 19:30 Salijako Aalto-Sali: A-P (sukunimen alkukirjaimen mukaan) Ilmoittautuminen B-Sali: Materiaali ja välineet Ei pakollinen Q-Ö (sukunimen alkukirjaimen mukaan) o Opiskelijalla saa tuoda mukanaan ainoastaan kirjoitusvälineet (kynät, pyyhekumi ja viivain) ja laskimen (kaikki laskintyypit hyväksytään) o Opiskelijalle jaetaan tehtävä- ja vastauspaperit o Tehtäväpapereissa kysymykset ovat suomeksi, ruotsiksi ja englanniksi Sisältö Koealue Yleisiä sääntöjä 3 tehtävää Dynamiikan luennot ja tehtävät ja kurssikirjan luvut kurssiesitteen mukaan ENGin tenttiohjesääntöä noudatetaan soveltuvin osin https://into.aalto.fi/download/attachments/2398309/engtenttiohje2012-2.pdf?version=2&modificationdate=1409725172514&api=v2

Dynamiikka kertaus Oppimistavoitteet: Ymmärtää kurssin dynamiikan osio kokonaisuutena: Ymmärtää mitä tarkoittaa translaatioliike, rotaatioliike ja yleinen tasoliike, sekä osata tunnistaa liiketyyppi Ymmärtää liikettä kuvaavat kinemaattiset suureet sekä osata muodostaa niiden väliset yhteydet Asema, nopeus ja kiihtyvyys Kulma-asema, kulmanopeus ja kiihtyvyys Ymmärtää, miten liikeyhtälöiden avulla voidaan ratkaista kiihtyvässä liikkeessä olevassa kappaleessa vaikuttavia voimia. Osata soveltaa myös työn ja energian menetelmiä kinetiikan tehtävien ratkaisemiseen Kurssin sisältö: Viikko 4: Translaatioliike Kinematiikka Kinetiikka Energiamenetelmät Viikko 5: Rotaatioliike Kinematiikka Kinetiikka Energiamenetelmät Viikko 6: Yleinen tasoliike Kinematiikka Kinetiikka Saa kysyä!

Mitä on dynamiikka? Mekaniikka: Tutkii kappaleiden käyttäytymistä voimien vaikutuksen alaisena. Statiikka: Tutkii kappaleita tasapainossa. Dynamiikka: 1. Kinematiikka liikkeen geometrinen tarkastelu ilman vaikuttavia voimia 2. Kinetiikka tarkastelee voimia, jotka aiheuttavat liikkeen

Jäykän kappaleen tasoliike

Jäykän kappaleen translaatioliike = partikkelin translaatioliike Asema, s Nopeus, v Kinematiikan perusyhtälöt Nopeus v = ds dt Kiihtyvyys a = dv dt Kiihtyvyys, a Perusyhtälöistä johdettu kiihtyvyyden, aseman ja nopeuden yhteys a ds = v dv

Jäykän kappaleen translaatioliike = partikkelin translaatioliike Paikkavektori r osoittaa aseman Nopeus Käyräviivainen translaatioliike kuvataan vektoreiden avulla joko x, y, z koordinaatistossa v = dr dt = v xi + v y j + v z k = a = dv dt = a xi + a y j + a z k = Tai n, t koordinaatistossa v = vu t v = a = v = s vu t + v u t = a t u t + a n u n xi + yj + zk xi + yj + zk a t = v a n = v2 ρ v = dr dt Kiihtyvyys a = dv dt

Jäykän kappaleen rotaatioliike Jäykän kappaleen rotaatioliike kuvataan kappaleen jonkin viivan rotaationa ja jonkin pisteen translaatioliikkeenä ympyräradalla. Kulmanopeus ω = dθ dt Kulmakiihtyvyys α = dω dt Pisteen asema s = rθ Pisteen nopeus v = ω r v = rω s Kulmakiihtyvyyden, -aseman ja -nopeuden yhteys α dθ = ω dω Pisteen kiihtyvyys a = a t + a n = α r ω 2 r a t = v a n = v2 r

Yleinen tasoliike Yleinen tasoliike voidaan kuvata kahdella menetelmällä: 1. Absoluuttinen liike Geometrian avulla yhteys pisteen translaation ja kappaleen rotaation välille 2. Suhteellinen liike Pisteen liike = referenssipisteen translaatio + rotaatio referenssipisteen ympäri v B = v A + ω r B/A = ω r B/IC a B = a A + (a B/A ) t +(a B/A ) n = a A + α r B/A ω 2 r B/A

Jäykän kappaleen tasoliike Mikä liikkeen tyyppi on kyseessä? Sauva AB: Nivel B: Sauva BC: Kappale C: Rotaatioliike pisteen A ympäri. Translaatioliike ympyräradalla, jonka keskipiste on piste A ja kaarevuussäde sauvan AB pituus. Yleinen tasoliike. Suoraviivainen translaatioliike.

Kinetiikka: liikeyhtälö Liikeyhtälöt kappaleen massakeskipisteelle. Rotaatioliikkeessä massakeskipiste on ympyräliikkeessä, joten on hyvä käyttää (n,t)-koordinaatteja. Translaatioliikkeessä kulmakiihtyvyys on nolla. ΣF x = m(a G ) x ΣF y = m(a G ) y ΣM G = I G α ΣF n = m(a G ) n ΣF t = m(a G ) t ΣM G = I G α ΣF x = m(a G ) x ΣF y = m(a G ) y ΣM G = 0 = mω 2 r G = mαr G Resultanttimomentti on joskus hyödyllistä laskea muun pisteen kuin massakeskipisteen ympäri (esim. piste P). Silloin pitää huomioida, että momenttiresultantti on yhtä suuri kuin voimien aiheuttama kineettinen momentti. ΣM P = Σ(M k ) P = ym a G x + xm a G y + I G α

Kinetiikka: energiamenetelmät Työn ja energian periaate T on liike-energia T = 1 2 mv G 2 + 1 2 I Gω 2 T 1 + ΣU 1 2 = T 2 V on potentiaalienergia U on voimien tekemä kokonaistyö U F = F dr Energian säilymisen periaate T 1 + V 1 = T 2 + V 2 Sovelletaan työn ja energian periaatetta, kun systeemiin vaikuttaa ei-konservatiivisia voimia. Sovelletaan energian säilymisen periaatetta, kun systeemiin vaikuttaa vain konservatiivisia voimia. Energiamenetelmillä voidaan ratkaista ongelmia, joissa esiintyy siirtymä, nopeus ja voima. Kiihtyvyyttä ei voida ratkaista. Vain yksi skalaariyhtälö, joten vain yksi tuntematon ratkeaa.

Kinetiikan tehtävän ratkaiseminen 1. Piirrä vapaakappalekuva 2. Piirrä kineettinen kuva 3. Ratkaise tuntemattomat voimat ja kiihtyvyydet liikeyhtälöistä Jos kiihtyvyyttä ei tarvita, voidaan soveltaa energiamenetelmiä voiman, nopeuden ja siirtymän ratkaisemiseen 4. Jos tuntemattomia on enemmän kuin liikeyhtälöitä, ratkaise loput kinematiikan yhtälöillä Suhteellinen kiihtyvyys kinemaattisten rajoitteiden avulla Nopeus, asema, kulmanopeus, kulma-asema jne

Esimerkki Määritä sauvan kulmakiihtyvyys, kun köysi-väkipyöräsysteemi on vetänyt sauvaa kulman θ verran. 1. Piirretään vapaakappalekuva ja kineettinen kuva kulmassa θ t y F m(a G ) t I G α β n m(a G ) n θ x A n A t W

Yhteenveto Kertasimme tasoliikkeen kinematiikkaa Translaatioliike Rotaatioliike Yleinen tasoliike Kertasimme tasoliikkeen kinetiikkaa Liikeyhtälöt translaatio-, rotaatio- ja yleiselle tasoliikkeelle Energiamenetelmät