نیرو، علاوه بر آن که تمایل دارد جسم را در امتداد خط اثر خود به حرکت درآورد، می تواند آن را حول محوری نیز بچرخاند این محور می تواند هر خطی باشد ...
عکس نویسنده
عکس نویسنده
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

طراحی و ساخت سازه های ماکارونی - جلسه سوم

 اهداف: بیان مفهوم تعادل و همچنین تعریف مفاهیمی همچون کوپل و لنگر

 

1- نیرو: طبق قانون نیوتن نیرو برابر است با حاصلضرب جرم جسم در شتاب آن یا به زبان دیگر نیرو یعنی:

طراحی و ساخت سازه های ماکارونی - جلسه سوم

علامت برداری بر روی شتاب به این معناست که علامت نیرو به علامت شتاب بستگی دارد و در واقع شتاب و نیرو در این جا جز پارامترهای جهتی می باشد یعنی علامت و سو در آن ها اهمیت دارد.

 

2- لنگر: نیرو، علاوه بر آن که تمایل دارد جسم را در امتداد خط اثر خود به حرکت درآورد، می تواند آن را حول محوری نیز بچرخاند این محور می تواند هر خطی باشد که نه با خط اثر نیرو موازی باشد و نه آن را خط کند، این اثر چرخشی را لنگر M نیرو می نامند. لنگر را گشتاور نیرو نامیده اند. لنگر حول یک نقطه به صورت زیر تعریف می شود: M=F.d

 

که F در آن نیروی واقع در صفحه ی جسم است و d بازوی لنگر است یعنی فاصله ی عمودی از محور تا خط اثر (خط اثر همان خطی است که نیرو در امتداد آن وارد می شود) دارد.

طراحی و ساخت سازه های ماکارونی - جلسه سوم
طراحی و ساخت سازه های ماکارونی - جلسه سوم

   M=F.d            

مفهوم بعدی که می خواهیم آن را مورد مطالعه قرار دهیم مفهوم کوپل است.

3- کوپل: لنگر رویکردی مساوی، مخالف و غیر هم خط کوپل نام دارد. کوپل ها خواص یگانه و کاربردهایی مهم در مکانیک دارند.

عمل دو نیروی مساوی و مخالف F و F- را در نظر بگیرید که، به فاصله ی d از یک دیگر قرار دارند این دو نیرو را نمی توان به یک نیرو تنها تبدیل کرد زیرا حاصل جمع آن ها در هر امتداد برابر صفر است تنها اثر آن ها ایجاد تمایل چرخش است. لنگر مرکب این دو نیرو حول محوری عمود بر صفحه ی آن ها و گذرا از هر نقطه مانند O، واقع در صفحه ی این دو نیرو کوپل M است. اندازه ی کوپل عبارت است از:

طراحی و ساخت سازه های ماکارونی - جلسه سوم

M= F(a+d)-Fa

M= Fd

انواع کوپل ها نیز به صورت زیر هستند:

طراحی و ساخت سازه های ماکارونی - جلسه سوم

4- در این قسمت می خواهیم به مفهوم تعادل اشاره کنیم در واقع تا این جای کار ذکر لنگر و کوپل برای حل مسائل تعادل بود و حل مسائل تعادل برای مرحله ی بعد یعنی تحلیل سازه ها می باشد که در جلسات بعدی به آن می پردازیم. در استاتیک (علم مطالعه ی نیروها و عملکرد آن ها) اصولاً با توصیف شرایط لازم و کافی نیرو برای حفظ تعادل سازه های مهندسی سروکار داریم. بنابراین این قسمت می خواهیم مهم ترین بخش تحلیل سازه ها و استاتیک را بیان کنیم.

هنگامی که جسمی در حالت تعادل باشد، برآیند همه ی نیروهای وارد بر آن صفر است. بنابراین نیروی برآیند که با R نمایش می دهیم و همچنین مجموع لنگرها که M است هر دو صفرند و معادلات تعادل عبارتند از:

R=∑F=0 M=∑M=0

این معادله شرایط لازم و کافی برای تعادل اند.

 

امّا یکی از روش های بسیار مهم در حل مسائل تعادل نمایش یا کشیدن نمودار آزاد است یعنی رسم بردارهای نیرو وارد بر جسم یا سازه ای که آن را تحلیل می کنیم. حل مسائل تعادل و نمونه هایی از مثال های لنگر و کوپل و مسئله های تعادل را در جلسه ی بعد ذکر می کنیم هنگامی که کاملاً با مفهوم بردارها و نمایش نمودار آزاد به تحلیل آن ها بپردازیم.

 

تکلیف: مطالعه و بررسی کلی بر روی مفاهیم ذکر شده داشته باشید.

محل بازدید/ اردو/ خرید: استفاده از وسایل ساده مثل آچار برای تفهیم مفهوم لنگر و کوپل و تعادل

منابع مطالعه: کتاب های مرتبط با استاتیک و دینامیک

 

مطالب مرتبط:

طراحی و ساخت سازه های ماکارونی - جلسه اول

طراحی و ساخت سازه های ماکارونی - جلسه دوم

طراحی و ساخت سازه های ماکارونی - جلسه چهارم

طراحی و ساخت سازه های ماکارونی - جلسه پنجم

طراحی و ساخت سازه های ماکارونی - جلسه ششم

طراحی و ساخت سازه های ماکارونی - جلسه هفتم

طراحی و ساخت سازه های ماکارونی - جلسه هشتم

طراحی و ساخت سازه های ماکارونی - جلسه نهم

طراحی و ساخت سازه های ماکارونی - جلسه دهم

طراحی و ساخت سازه های ماکارونی - جلسه یازدهم

طراحی و ساخت سازه های ماکارونی - جلسه دوازدهم

 

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان - تنظیم: فاطمه گودرزی