Resultanten til krefter

Like dokumenter
2 Resultanten. til krefter

Likevekt STATISK LIKEVEKT. Når et legeme er i ro, sier vi at det er i statisk likevekt.

Krefter, Newtons lover, dreiemoment

Statikk. Kraftmoment. F = 0, forblir ikke stolsetet i ro. Det begynner å rotere. Stive legemer

Løsningsforslag til test nr. 1 Mekanikk våren 2011

Massegeometri. Vi skal her se på noen begreper og utregninger som vi får stor bruk for videre i mekanikken.

Elektrisk og Magnetisk felt

Geometri. Mål. for opplæringen er at eleven skal kunne

EKSAMEN RF3100 Matematikk og fysikk

Løsningsforslag til øving 4: Coulombs lov. Elektrisk felt. Magnetfelt.

SAMMENDRAG OG FORMLER

Hvor i all verden? Helge Jellestad

Matematikk og kart et undervisningsopplegg for ungdomstrinnet og videregående skole

FY0001 Brukerkurs i fysikk

Breivika Tromsø maritime skole

Instruktøren. Kort innføring i biomekanikk Vektarmprinsippet Kraftretning Løft... 59

6.201 Badevekt i heisen

Repetisjonsoppgaver kapittel 0 og 1 løsningsforslag

Beregning av konstruksjon med G-PROG Ramme

Hovedpunkter fra pensum Versjon 12/1-11

T 1 = (m k + m s ) a (1)

Impuls, bevegelsesmengde, energi. Bevaringslover.

6: Trigonometri. Formlikhet bør kanskje repeteres. Og Pytagoras læresetning. Se nettsidene! Oppgaver Innhold Dato

Newtons lover i én dimensjon

Skipsoffisersutdanningen i Norge. Innholdsfortegnelse. 00TM01G - Emneplan for: Matematikk på operativt nivå

Tempoplan: Kapittel 4: 8/11 14/12. Kapittel 5: 2/1 1/2. Kapittel 6: 1/2 1/3. Kapittel 7: 1/3 1/4. Resten av tida repetisjon og prøver.

Nat104 / Grimstad. Forelesningsnotater. Våren Newtons 3 lover. UiA / Tarald Peersen

Løsningsforslag for Eksamen 1/12-03

Newtons lover i én dimensjon

Løsningsforslag. for. eksamen. fysikk forkurs. 3 juni 2002

Norges Informasjonstekonlogiske Høgskole

Eksamen i emnet SIB 5025 Hydromekanikk 25 nov b) Bestem størrelsen, retningen og angrepspunktet til resultantkrafta,.

Flervalgsoppgaver. Gruppeøving 1 Elektrisitet og magnetisme

Løsningsforslag til Øving 3 Høst 2010

Er hvitveisen speilsymmetrisk?

Sammendrag kapittel 9 - Geometri

Funksjoner og andregradsuttrykk

Del 2: Alle hjelpemidler er tillatt, med unntak av Internett og andre verktøy som tillater kommunikasjon.

Test, 2 Geometri. 2.1 Grunnleggende begreper og sammenhenger. 1T, Geometri Quiz løsning. Grete Larsen

Geometri Verktøylinja i GeoGebra Konstruksjon / tegning Konstruksjonsforklaring Normaler, paralleller og vinkler Mangekant, areal og omkrets

MEK likevektslære (statikk)

Manual til Excel. For ungdomstrinnet ELEKTRONISK UNDERVISNINGSFORLAG AS

Beregning av konstruksjon med G-PROG Ramme

Løsningsforslag Matematikk for ungdomstrinnet Del 1, Modul 1, 4MX130UM1-K

Øving 2: Krefter. Newtons lover. Dreiemoment.

Notat om trigonometriske funksjoner

Analyse og metodikk i Calculus 1

Sammendrag R mai 2009

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN STE 6251 Styring av romfartøy

Flervalgsoppgaver. Gruppeøving 8 Elektrisitet og magnetisme. 1. SI-enheten til magnetisk flukstetthet er tesla, som er ekvivalent med A. E.

Hvor i All Verden? Del 2 Erfaren Scratch PDF

Løsningsforslag heldagsprøve våren T

TRIGONOMETRI KRISTIN LÅGEIDE OG THEA-KAROLINE NOMERSTAD

GeoGebra for Sinus 2T

Menylinje og de vanligste funksjonene. Her gjør du de tilpasningene du trenger.

Løsningsforslag for eksamen 1/6-04 Oppgave 1. Oppgave 2. HØGSKOLEN I GJØVIK Avdeling for teknologi. Mekanikk Fagkode: L158M LF for eksamen 1/6-04

Løsningsforslag for eksamen 5. januar 2009

Løsningsforslag til eksamen FY0001 Brukerkurs i fysikk Juni 2011

Fjæra i a) kobles sammen med massen m = 100 [kg] og et dempeledd med dempningskoeffisient b til en harmonisk oscillator.

Utforsking av funksjonsuttrykk og de tilhørende grafene ved hjelp av GeoGebra

TFY4106 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Test 2.

Løsningsforslag til problemløsningsoppgaver i MA-132 Geometri høsten 2008.

Geometriske avbildninger og symmetri. A2A/A2B Høgskolen i Vestfold

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag Øving 3

Heldagsprøve i matematikk. Svar og løsningsforslag

NTNU Fakultet for lærer- og tolkeutdanning

MA1102 Grunnkurs i analyse II Vår 2019

Kurs. Kapittel 2. Bokmål

1. En tynn stav med lengde L har uniform ladning λ per lengdeenhet. Hvor mye ladning dq er det på en liten lengde dx av staven?

Arbeidsoppgaver i vektorregning

KURS FOR UTDANNINGSPROGRAM BYGG- OG ANLEGGSTEKNIKK. 1 Glenn Johnsrud

Newtons lover i én dimensjon

Matematikk og fysikk RF3100

HØGSKOLEN I GJØVIK. Mekanikk Emnekode:BYG1041/1061/1061B Skoleåret 2004/2005. Oppg. 1 for BYG1061B. Oppg. 1 for BYG1061 / Oppg.

1 Introduksjon GeoGebra 2 Speiling, rotasjon og parallellforskyvning 3 Perspektivtegning 4 Symmetriakser

Kapittel 1:Introduksjon - Statikk

Bevis i Geometri. 23. April, Kristian Ranestad Matematisk Institutt, Universitetet i Oslo

KORT INTRODUKSJON TIL TENSORER

Newtons (og hele universets...) lover

Algoritmer og datastrukturer Kapittel 2 - Delkapittel 2.1

Kortfattet løsningsforslag / fasit

Punktene A, B, C og D ligger på linje med innbyrdes avstander AB = 3, BC = 6, CD = 8 og DE = 4.

King Kong Erfaren Scratch PDF

HamboHus 5.4 Rev. 1, 8. september 2005 A. Cordray

Del 2: Alle hjelpemidler er tillatt, med unntak av Internett og andre verktøy som tillater kommunikasjon.

Generell trigonometri

1 β = AV 2 u 2 da I 2 I 1 = 1 V = g V 2 2 +h 2. 2g h 2 h 1 +h 2 2g h 1 V 1 = V 2 =

Side 1 av 11

Løsningsforslag eksamen høsten DEL 1: Uten hjelpemidler. Oppgave 1

Grafer og funksjoner

Del 2: Alle hjelpemidler er tillatt, med unntak av Internett og andre verktøy som tillater kommunikasjon.

Navn på hjørner og sider i trekanter Tangens, sinus og cosinus Arealformel for trekanter Trigonometri 2...

Fagnr: FIOIA I - Dato: Antall oppgaver: 2 : Antall vedlegg:

Løsningsforslag til ukeoppgave 10

5.201 Modellering av bøyning

Kanter, kanter, mange mangekanter

Løsningsforslag Øving 3

dp dz dp dz 1 (z z 0 )

HØGSKOLEN I BERGEN Avdeling for Ingeniørutdanning

Transkript:

KRAFTBEGREPET Resultanten til krefter En kraft er en vektor. Kraften har måltall (størrelse), enhet(n) og retning (horisontalt mot høyre) Kraften virker langs en rett linje, kraftens angrepslinje Punktet kraften virker eller angriper i kalles kraftens angrepspunkt Når kraften skyver inn mot angrepspunktet skyvekraft Når kraften drar i angrepspunktet drakraft side 1

Eksempel To like tunge personer står i ro på en helt glatt isflate. Den ene personen skyver på den andre med en horisontal kraft. begge personene glir fra hverandre Når den ene personen påvirker den andre med en kraft, vil den andre automatisk påvirke den første med en like stor og motsatt rettet kraft. side 2

Eksempel En person med tyngde 700N står på et golv. Personen påvirker golvet med en kraft på 700N. Golvet påvirker personen med en like stor og motsatt rettet kraft. De to kreftene ligger alltid på samme angrepslinje. Regel (vekselvirkningsloven): Når et legeme A påvirker et annet legeme B med en kraft, vil B påvirke A med en like stor og motsatt rettet kraft langs samme angrepslinje. side 3

Legemet som forårsaker kraften yter en aksjonskraft Det andre legemet svarer med en reaksjonskraft aksjonskraft = reaksjonskraft Legemene som påvirker hverandre trenger ikke å være fysisk nær hverandre Jorda og månen påvirker (tiltrekker) hverandre med like store og motsatt rettete krefter Hva som er aksjonskraft og reaksjonskraft er umulig å si og har her ingen betydning Eksempel Vi binder sammen to personer på isen De greier ikke lenger å få til noen bevegelse uansett hvor store krefter de bruker på hverandre De to personene må nå regnes som ett legeme Regel: Et legeme kan ikke påvirke seg selv med en ytre kraft. Krefter som påvirker et legeme, kommer alltid fra andre legemer. Her fins det også indre krefter i legemet Disse kreftene kan forårsake for eksempel bruddfare og bøying side 4

Tenk deg en lett papplate som ligger på et bord Vi setter på to krefter i platen som vist i a) Platen beveger seg omtrent som pilen viser For at platen skal bli liggende i ro, må de to kreftene være motsatt rettet og ligge på samme angrepslinje som i b) Hvis vi måler de to kreftene med fjærvekter vil de være like store Når legemet ligger i ro, sier vi at det er i likevekt Regel: Dersom to krefter skal holde et legeme i likevekt, må kreftene være like store, motsatt rettet og ligge på samme angrepslinje. Når to krefter holder et legeme i likevekt kan vi flytte en eller begge kreftene langs angrepslinjen uten at likevekten blir forstyrret Kreftene kan være dra- eller skyvekrefter Regel: Vi kan flytte en kraft fritt langs kraftens angrepslinje side 5

STATISK MOMENT Når vi trekker til en mutter på en motorblokk, bruker vi gjerne en momentnøkkel Hvis nøkkelens arm l = 0,5m og kraft F = 100 trekker til med et moment: M = F l = 100N 0,5m = 50Nm (newtonmeter) I statikken bruker vi begrepet statisk moment Definisjon: Statisk moment til en kraft om et fast omdreiningspunkt (momentpunkt) er produktet av kraften og kraftens arm (momentarmen) om punktet Kraften trenger ikke å bevege seg eller legemet å dreie om omdreiningspunktet Momentarmen, a, står alltid vinkelrett på kraftretningen Momentet prøver å dreie legemet enten med eller mot urviseren Hvis vi velger å kalle kalle dreieretningen med urviseren for positiv, vil et positivt moment virke med urviseren og et negativt mot urviseren side 6

GRAFISK LØSNING Ved grafisk løsning bruker vi en grafisk konstruksjon til å finne løsningen. Dette er gjerne den enkleste måten å løse statikkoppgaver på. I tillegg danner den grafiske løsningen ofte grunnlaget for en analytisk løsning, det vil si utregning. Ved grafisk løsning må vi vanligvis tegne figuren i to samtidige målestokker, en kraftmålestokk og en lengdemålestokk. Grafisk løsning vil ikke bli behandlet her. side 7

ANALYTTISK LØSNING Analyttisk løsning er å løse oppgave med regning. Vi trenger da et visst matematisk grunnlag i trigonometri. Vi må vite hvordan vi finner sinus, cosinus og tangens til vinkler i første kvadrant, og tilsvarende hvordan vi finner de inverse trigonometriske verdiene. I tillegg er det viktig å kjenne til det rettvinklete koordinatsystemet med x-akse og y-akse. Grunnlag Kraften F danner en vinkel α F med den horisontale x-aksen. Denne kraften skal dekomponeres i x-retningen F x og i y-retningen F y. Figuren viser Grafisk løsning hvor det er tegnet et parallellogram (rektangel) som består av to like, rettvinklete trekanter. Vi ser på den nederste trekanten og får vi det trigonometriske forholdet: Ligningene kan uttrykkes i en allmenn regel: side 8

Trekanten gir også det trigonometriske forholdet: Etter den pytagoreiske læresetningen: Uttrykkene gjelder allment. Kan brukes dem til å finne verdien og retningen til en kraft der vi kjenner x- og y-komponentene: Regel: Når vi kjenner x- og y-komponentene til en kraft, kan vi finne verdien av kraften etter formelen: Vinkelen mellom kraften og x-aksen følger av formelen: side 9

Eksempel 1 Vi skal dekomponere kraften F = 4kN. Kraften danner en vinkel på 30 0 med x-aksen. Siden kraften peker oppover mot høyre, vil F y peke oppover og F x peke mot høyre. Dersom vi hadde kjent verdiene av F y og F x, kunne vi gitt motsatt vei og funnet F og α F : side 10

Eksempel 2 Vi skal nå dekomponere kraften F = 14kN. Kraften danner 20 0 med x-aksen. Siden kraften peker nedover mot venstre, vil F y peke nedover og F x peke mot venstre. Vi bryr oss ikke om å definere positiv og negativ retning på x- og y-aksene. Dersom vi hadde kjent verdiene av F y og F x, kunne vi gitt motsatt vei og funnet F og α F : side 11

Resultanten til krefter som angriper i samme punkt To krefter, F 1 og F 2 angriper i samme punkt resultanten angriper da i dette punktet Oppgaven er derfor løst når vi finner verdien og retningen til resultanten. Grafisk kan vi løse oppgaven med en hjelpefigur, b) side 12

For å løse oppgaven analytisk, tar vi utgangspunkt i den grafiske løsningen. Vi dekomponer F 1 i F 1x og F 1y Vi dekomponer F 2 i F 2x og F 2y F 2x finner vi igjen i tallverdi langs x-aksen til høyre for F 1x F 2y finner vi igjen i tallverdi langs y-aksen over F 1y Vi setter opp resultanten F R med x- og y-komponentene F Rx og F Ry Vi finner disse sammenhengene: Vi kan finne resultantenes x- og y-komponenter, F Rx og F Ry Vi kan si finne verdien og retningen til resultanten etter: side 13

Resultanten til krefter som angriper i ulike punkter Viktig matematisk regel som vi får bruk for: Når to vinkler har vinkelbein som står parvis vinkelrett på hverandre, er vinklene like store. side 14

For å finne resultanten til krefter som ikke angriper i samme punkt, må vi bruke det statiske momentet. Definisjon: Statisk moment til en kraft om et fast omdreiningspunkt (momentpunkt) er produktet av kraften og kraftens arm (momentarmen) om punktet: M = F a F Momentarmen står alltid vinkelrett på angrepslinja til kraften Vi finner den ved å felle en normal fra punktet ned på angrepslinja. Der statiske momentet om et punkt kan gi dreining med urviseren a) eller mot urviseren b). Hvis angrepslinja til kraften går gjennom momentpunktet c) blir armen lik null og momentet blir lik null, og det gir derfor ingen dreining. Vi må velge positiv dreieretning: med eller mot urviseren. side 15

Eksempel 3 Kraft F = 4kN Vi skal finne det statiske momentet til kraften om det nedre, høyre hjørnet, P, og momentarmen a F side 16

Statiske momentet om punkt P (definerer positivt moment med urviseren): Vi kan dekomponere en kraft, og komponentene skal ha samme virkning som den kraften de erstatter: Statiske momentet om punkt P med F x og F y blir: Samme statiske momentet Vanligvis er det enklere å ta momentet av x- og y-komponentene i stedet for å ta momentet av kraften direkte. side 17

Eksempel 4 Et legeme er påvirket av to krefter, F 1 og F 2. Bestem: - Størrelse og retning på resultantkraften - Statiske momentet om punkt P i nedre, venstre hjørnet. Vi dekomponerer først F 1 og F 2 i x- og y-komponenter: Vi finner så x- og y-komponentene til resultanten: side 18

Av dette ser vi at resultanten F R peker skrått oppover mot høyre. Resultanten F R kan erstatte F 1 og F 2 og har samme statiske moment som F 1 og F 2 til sammen om hvilket som helst punkt. Vi skal finne statiske moment om punkt P. Matematisk kan vi uttrykke det slik: Det statiske momentet om P er lik momentet til resultanten om P, og også lik summen av de statiske momentene til alle kraftkomponenter som til sammen utgjør resultanten. Vi kan nå velge om vi vil ta momentet til hver enkelt kraft eller momentet til kraftens x- og y-komponenter. Det siste er ofte det enkleste. Vi definerer positivt moment med urviseren og får dette uttrykket: side 19

Vi kan sløyfe momentet til F 2x ettersom kraftens angrepslinje går gjennom momentpunktet P. Momentarmen blir lik null, og momentet blir da lik null. Vi setter inn de kjente verdiene: Det negative fortegnet får vi matematisk fra momentet om P, som blir negativt (-13,50kNm). Momentarmen til F R blir 0,31m. Resultanten skal da gi et moment om punkt P mot urviseren. side 20

KRAFTPAR Et kraftpar er to like store og motsatt rettete krefter som ligger på to parallelle angrepslinjer. Fordi kreftene er like store og motsatt rettet blir resultanten lik null. Statiske momentet til kraftparet om momentpunktet P: side 21