Upload
others
View
1
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
1
DINAMIKA
Dinamikom se naziva deo mehanike u kome se prouΔavaju zakoni kretanja materijalnih tela pod dejstvom sila.
Kurs dinamike se obiΔno deli na dva dela:
β’ dinamika taΔke β’ dinamika sistema materijalnih taΔaka
Osnovni zakoni dinamike
ππ β οΏ½βοΏ½π = οΏ½βοΏ½πΉ
ππ β οΏ½βοΏ½π = οΏ½οΏ½βοΏ½πΉ
ππ =πΊπΊππ
ππ β masa tela
ππ β ubrzanje tela
πΉπΉ β sila koja deluje na telo
πΊπΊ β sila gravitacije
ππ β gravitaciono ubrzanje
Zadaci dinamike za slobodnu i neslobodnu materijalnu taΔku
Za slobodnu materijalnu taΔku zadaci dinamike svode se na sledeΔa dva zadatka:
1. Poznat je zakon kretanja materijalne taΔke, a treba odrediti silu koja deluje na materijalnu taΔku.
2. Poznate su sile koje deluju na materijalnu taΔku, a treba odrediti zakon kretanja materijalne taΔke.
Prvi zadatak dinamike za vezanu materijalnu taΔku obiΔno se svodi na to da se odredi reakcija veze ako je poznato kretanje taΔke i ako su poznate sile koje deluju na vezanu taΔku. Drugi (osnovni) zadatak dinamike pri prinudnom (neslobodnom) kretanju materijalne taΔke raspada se na dva zadatka i sastoji se u tome da se poznavajuΔi date (aktivne) sile koje deluju na taΔku odredi:
a) zakon kretanja taΔke b) reakcija veze
2
Zadatak 1: VazduΕ‘ni balon teΕΎine πΊπΊ spuΕ‘ta se ubrzanjem ππ. Koliki teret πΊπΊ1 (balast) treba da se ukloni da bi balon poΔeo da se podiΕΎe istim ubrzanjem?
ReΕ‘enje:
Za sluΔaj a:
ππ β ππ = πΊπΊ β πΉπΉ
πΊπΊππβ ππ = πΊπΊ β πΉπΉ
Za sluΔaj b:
ππ β ππ = πΉπΉ β (πΊπΊ β πΊπΊ1)
πΊπΊ β πΊπΊ1ππ
β ππ = πΉπΉ β (πΊπΊ β πΊπΊ1)
Iz sluΔaja a dobijamo:
πΉπΉ = πΊπΊ βπΊπΊππβ ππ
Kada ubacimo ovu jednaΔinu u jednaΔinu iz sluΔaja b, dobijamo:
πΊπΊ β πΊπΊ1ππ
β ππ = πΊπΊ βπΊπΊππβ ππ β (πΊπΊ β πΊπΊ1)
πΊπΊ β πΊπΊ1ππ
β ππ + (πΊπΊ β πΊπΊ1) = πΊπΊ βπΊπΊππβ ππ
(πΊπΊ β πΊπΊ1) οΏ½ππππ
+ 1οΏ½ = πΊπΊ βπΊπΊππβ ππ
πΊπΊ β πΊπΊ1 =πΊπΊ
ππππ + 1
β
πΊπΊππ β ππππππ + 1
πΊπΊ β πΊπΊ1 =πΊπΊ
ππ + ππππ
β
πΊπΊππ β ππππ + ππππ
πΊπΊ β πΊπΊ1 =πΊπΊππ β πΊπΊππππ + ππ
3
βπΊπΊ1 =πΊπΊππ β πΊπΊππππ + ππ
β πΊπΊ
πΊπΊ1 =βπΊπΊππ + πΊπΊππππ + ππ
+ πΊπΊ
πΊπΊ1 =βπΊπΊππ + πΊπΊππ + πΊπΊ(ππ + ππ)
ππ + ππ
πΊπΊ1 =βπΊπΊππ + πΊπΊππ + πΊπΊππ + πΊπΊππ
ππ + ππ
πΊπΊ1 =2πΊπΊππππ + ππ
πΊπΊ1 =2πΊπΊ
1 + ππππ
4
Zadatak 2: Slobodan pad u bezvazduΕ‘nom prostoru
TaΔka koja se nalazi u poloΕΎaju ππ0 se puΕ‘ta da slobodno pada. Odrediti vreme padanja i brzinu pada sa odreΔene visine.
PoΔetni uslovi su: π‘π‘ = 0[π π ], π¦π¦0 = 0[ππ], οΏ½ΜοΏ½π¦0 = 0 οΏ½πππ π οΏ½
ReΕ‘enje:
ππ β οΏ½βοΏ½π = οΏ½βοΏ½πΊ
ππ β οΏ½ΜοΏ½π¦ = ππ β ππ
οΏ½ΜοΏ½π¦ = ππ
Zakon promene brzine
πποΏ½ΜοΏ½π¦πππ‘π‘
= ππ
πποΏ½ΜοΏ½π¦ = πππππ‘π‘
Posle integraljenja po vremenu ovog izraza, dobijamo:
οΏ½ΜοΏ½π¦ = πππ‘π‘ + πΆπΆ1
Iz poΔetnih uslova odreΔujemo πΆπΆ1:
πΆπΆ1 = οΏ½ΜοΏ½π¦0 = 0
Tako da je:
οΏ½ΜοΏ½π¦ = πππ‘π‘
Zakon kretanja
πππ¦π¦πππ‘π‘
= πππ‘π‘
πππ¦π¦ = πππ‘π‘πππ‘π‘
Posle integraljenja po vremenu ovog izraza, dobijamo:
π¦π¦ =πππ‘π‘2
2+ πΆπΆ2
Iz poΔetnih uslova odreΔujemo πΆπΆ2:
πΆπΆ2 = π¦π¦0 = 0
5
Tako da je:
π¦π¦ =πππ‘π‘2
2
Vreme padanja (ππ) sa odreΔene visine je:
π¦π¦ =πππ‘π‘2
2 ; π¦π¦ = β
β =ππππ2
2
ππππ2 = 2β
ππ2 =2βππ
ππ = οΏ½2βππ
Brzina pri padu sa visine β je dobijamo iz relacije οΏ½ΜοΏ½π¦ = πππ‘π‘:
οΏ½ΜοΏ½π¦ = ππππ
οΏ½ΜοΏ½π¦ = πποΏ½2βππ
οΏ½ΜοΏ½π¦ = οΏ½2βππ2
ππ
οΏ½ΜοΏ½π¦ = οΏ½2βππ
6
Zadatak 3: Vertikalni hitac u bezvazduΕ‘nom prostoru
TaΔka se iz poloΕΎaja ππ0 poΕ‘alje vertikalno na gore. Odrediti visinu do koje Δe doΔi taΔka.
PoΔetni uslovi su: π‘π‘ = 0[π π ], π¦π¦0 = 0[ππ], οΏ½ΜοΏ½π¦0 = ππ0
ReΕ‘enje:
ππ β οΏ½βοΏ½π = οΏ½βοΏ½πΊ
ππ β οΏ½ΜοΏ½π¦ = βππ β ππ
οΏ½ΜοΏ½π¦ = βππ
Zakon promene brzine
πποΏ½ΜοΏ½π¦πππ‘π‘
= βππ
πποΏ½ΜοΏ½π¦ = βπππππ‘π‘
Posle integraljenja po vremenu ovog izraza, dobijamo:
οΏ½ΜοΏ½π¦ = βπππ‘π‘ + πΆπΆ1
Iz poΔetnih uslova odreΔujemo πΆπΆ1:
πΆπΆ1 = οΏ½ΜοΏ½π¦0 = ππ0
Tako da je:
οΏ½ΜοΏ½π¦ = βπππ‘π‘ + ππ0
Zakon kretanja
πππ¦π¦πππ‘π‘
= βπππ‘π‘ + ππ0
πππ¦π¦ = βπππ‘π‘πππ‘π‘ + ππ0πππ‘π‘
Posle integraljenja po vremenu ovog izraza, dobijamo:
π¦π¦ = βπππ‘π‘2
2+ ππ0π‘π‘ + πΆπΆ2
Iz poΔetnih uslova odreΔujemo πΆπΆ2:
7
πΆπΆ2 = π¦π¦0 = 0
Tako da je:
π¦π¦ = βπππ‘π‘2
2+ ππ0π‘π‘
Vreme dostizanja maksimalne visine (ππ) odreΔuje se iz jednaΔine οΏ½ΜοΏ½π¦ = βπππ‘π‘ + ππ0 kada je οΏ½ΜοΏ½π¦ = 0:
0 = βππππ + ππ0
ππππ = ππ0
ππ =ππ0ππ
Maksimalna visina h odreΔuje se iz jednaΔine π¦π¦ = βπππ‘π‘2
2+ ππ0π‘π‘:
β = βππππ2
2+ ππ0ππ
β = βππ οΏ½ππ0ππ οΏ½
2
2+ ππ0
ππ0ππ
β = β
ππ02ππ2
+ππ02
ππ
β =
ππ02ππ2
β =ππ02
2ππ
8
Zadatak 4: Kosi hitac u bezvazduΕ‘nom prostoru
TaΔka se pod nekim uglom u odnosu na horizontalu ispali. Odrediti maksimalnu visinu taΔke (π»π»), vreme leta (ππ), domet (π·π·) i putanju taΔke.
PoΔetni uslovi su: π‘π‘ = 0[π π ], π₯π₯0 = 0[ππ], π¦π¦0 = 0[ππ], οΏ½ΜοΏ½π₯0 = ππ0 cosπΌπΌ οΏ½πππ π οΏ½ οΏ½ΜοΏ½π¦0 = ππ0 sinπΌπΌ οΏ½ππ
π π οΏ½
ReΕ‘enje:
Vektorski oblik:
ππ β οΏ½βοΏ½π = οΏ½βοΏ½πΊ
Skalarni oblik:
ππ β οΏ½ΜοΏ½π₯ = 0
ππ β οΏ½ΜοΏ½π¦ = βπΊπΊ = βππππ
οΏ½ΜοΏ½π¦ = βππ
Projekcije brzine:
ππ βπποΏ½ΜοΏ½π₯πππ‘π‘
= 0
πποΏ½ΜοΏ½π₯πππ‘π‘
= 0
Posle integraljenja po vremenu ovog izraza, dobijamo:
οΏ½ΜοΏ½π₯ = 0 + πΆπΆ1 Iz poΔetnih uslova odreΔujemo πΆπΆ1:
πΆπΆ1 = οΏ½ΜοΏ½π₯0 = ππ0 cosπΌπΌ Tako da je:
οΏ½ΜοΏ½π₯ = ππ0 cosπΌπΌ
πποΏ½ΜοΏ½π¦πππ‘π‘
= βππ
πποΏ½ΜοΏ½π¦ = βπππππ‘π‘
Posle integraljenja po vremenu ovog izraza, dobijamo:
οΏ½ΜοΏ½π¦ = βπππ‘π‘ + πΆπΆ2 Iz poΔetnih uslova odreΔujemo πΆπΆ2:
πΆπΆ2 = οΏ½ΜοΏ½π¦0 = ππ0 sinπΌπΌ Tako da je:
οΏ½ΜοΏ½π¦ = βπππ‘π‘ + ππ0 sinπΌπΌ
9
Zakoni kretanja taΔke:
πππ₯π₯πππ‘π‘
= ππ0 cosπΌπΌ
πππ₯π₯ = ππ0 cosπΌπΌ πππ‘π‘
Posle integraljenja po vremenu ovog izraza, dobijamo:
π₯π₯ = ππ0π‘π‘ cosπΌπΌ + πΆπΆ3 Iz poΔetnih uslova odreΔujemo πΆπΆ3:
πΆπΆ3 = π₯π₯0 = 0 Tako da je:
π₯π₯ = ππ0π‘π‘ cosπΌπΌ
πππ¦π¦πππ‘π‘
= βπππ‘π‘ + ππ0 sinπΌπΌ
πππ¦π¦ = βπππ‘π‘πππ‘π‘ + ππ0 sinπΌπΌ πππ‘π‘
Posle integraljenja po vremenu ovog izraza, dobijamo:
π¦π¦ = βπππ‘π‘2
2+ ππ0π‘π‘ sinπΌπΌ + πΆπΆ4
Iz poΔetnih uslova odreΔujemo πΆπΆ4:
πΆπΆ4 = π¦π¦0 = 0 Tako da je:
π¦π¦ = βπππ‘π‘2
2+ ππ0π‘π‘ sinπΌπΌ
OdreΔivanje putanje:
π₯π₯ = ππ0π‘π‘ cosπΌπΌ (1)
π¦π¦ = βπππ‘π‘2
2+ ππ0π‘π‘ sinπΌπΌ (2)
Iz (1) dobijamo:
π‘π‘ =π₯π₯
ππ0 cosπΌπΌ
Kada ubacimo ovu jednaΔinu u jednaΔinu (2):
π¦π¦ = βππ οΏ½ π₯π₯
ππ0 cosπΌπΌοΏ½2
2+ ππ0
π₯π₯ππ0 cosπΌπΌ
sinπΌπΌ
π¦π¦ = βπππ₯π₯2
2ππ02 cos2 πΌπΌ+ π₯π₯ tgπΌπΌ
OdreΔivanje vremena do najviΕ‘eg poloΕΎaja π΄π΄ππ (ππππ):
Uslov je: οΏ½ΜοΏ½π¦ = 0
οΏ½ΜοΏ½π¦ = βπππ‘π‘ + ππ0 sinπΌπΌ
0 = βπππ‘π‘1 + ππ0 sinπΌπΌ
πππ‘π‘1 = ππ0 sinπΌπΌ
π‘π‘1 =ππ0 sinπΌπΌ
ππ
PomoΔu vremena π‘π‘1 moΕΎemo odrediti koordinate taΔke ππ1, a samim tim i visinu π»π»:
10
π₯π₯1 = ππ0π‘π‘1 cosπΌπΌ
π₯π₯1 = ππ0ππ0 sinπΌπΌ
ππcosπΌπΌ
π₯π₯1 =ππ02
2ππsin 2πΌπΌ
π¦π¦1 = π»π» = βπππ‘π‘12
2+ ππ0π‘π‘1 sinπΌπΌ
π»π» = βππ οΏ½ππ0 sinπΌπΌ
ππ οΏ½2
2+ ππ0
ππ0 sinπΌπΌππ
sinπΌπΌ
π»π» = βππ ππ0
2 sin2 πΌπΌππ22
+ππ02 sin2 πΌπΌ
ππ
π»π» = βππ02 sin2 πΌπΌ
2ππ+ππ02 sin2 πΌπΌ
ππ
π»π» = β12βππ02 sin2 πΌπΌ
ππ
Vreme leta (π»π»):
PoΔetni uslov je da je π¦π¦ = 0
π¦π¦ = βπππ‘π‘2
2+ ππ0π‘π‘ sinπΌπΌ
0 = βππππ2
2+ ππ0ππ sinπΌπΌ
0 = ππ οΏ½βππππ2
+ ππ0 sinπΌπΌοΏ½
0 = βππππ2
+ ππ0 sinπΌπΌ
ππππ2
= ππ0 sinπΌπΌ
ππ =2ππ0 sinπΌπΌ
ππ
Domet (π«π«) dobijamo kada jednaΔinu vremena leta uvrstimo u zakon kretanja taΔke po π₯π₯ osi:
π₯π₯ = π·π· = ππ0ππ cosπΌπΌ
π·π· = ππ02ππ0 sinπΌπΌ
ππcosπΌπΌ
π·π· =ππ02 sin 2πΌπΌ
ππ
11
Zadatak 5: Horizontalni hitac u bezvazduΕ‘nom prostoru
TaΔka se horizontalno ispali sa neke visine. Odrediti vreme leta (ππ), domet (π·π·) i putanju taΔke.
PoΔetni uslovi su: π‘π‘ = 0[π π ], π₯π₯0 = 0[ππ], π¦π¦0 = π»π»[ππ], οΏ½ΜοΏ½π₯0 = ππ0 οΏ½πππ π οΏ½ οΏ½ΜοΏ½π¦0 = 0 οΏ½ππ
π π οΏ½
ReΕ‘enje:
Vektorski oblik:
ππ β οΏ½βοΏ½π = οΏ½βοΏ½πΊ
Skalarni oblik:
ππ β οΏ½ΜοΏ½π₯ = 0
οΏ½ΜοΏ½π₯ = 0
ππ β οΏ½ΜοΏ½π¦ = βπΊπΊ = βππππ
οΏ½ΜοΏ½π¦ = βππ
Projekcije brzine:
πποΏ½ΜοΏ½π₯πππ‘π‘
= 0
πποΏ½ΜοΏ½π₯πππ‘π‘
= 0
Posle integraljenja po vremenu ovog izraza, dobijamo:
οΏ½ΜοΏ½π₯ = 0 + πΆπΆ1 Iz poΔetnih uslova odreΔujemo πΆπΆ1:
πΆπΆ1 = οΏ½ΜοΏ½π₯0 = ππ0 Tako da je:
οΏ½ΜοΏ½π₯ = ππ0
πποΏ½ΜοΏ½π¦πππ‘π‘
= βππ
πποΏ½ΜοΏ½π¦ = βπππππ‘π‘
Posle integraljenja po vremenu ovog izraza, dobijamo:
οΏ½ΜοΏ½π¦ = βπππ‘π‘ + πΆπΆ2 Iz poΔetnih uslova odreΔujemo πΆπΆ2:
πΆπΆ2 = οΏ½ΜοΏ½π¦0 = 0 Tako da je:
οΏ½ΜοΏ½π¦ = βπππ‘π‘
Zakoni kretanja taΔke:
πππ₯π₯πππ‘π‘
= ππ0 πππ¦π¦πππ‘π‘
= βπππ‘π‘
12
πππ₯π₯ = ππ0πππ‘π‘
Posle integraljenja po vremenu ovog izraza, dobijamo:
π₯π₯ = ππ0π‘π‘ + πΆπΆ3 Iz poΔetnih uslova odreΔujemo πΆπΆ3:
πΆπΆ3 = π₯π₯0 = 0 Tako da je:
π₯π₯ = ππ0π‘π‘
πππ¦π¦ = βπππ‘π‘πππ‘π‘
Posle integraljenja po vremenu ovog izraza, dobijamo:
π¦π¦ = βπππ‘π‘2
2+ πΆπΆ4
Iz poΔetnih uslova odreΔujemo πΆπΆ4:
πΆπΆ4 = π¦π¦0 = π»π» Tako da je:
π¦π¦ = βπππ‘π‘2
2+ π»π»
OdreΔivanje putanje:
π₯π₯ = ππ0π‘π‘ (1)
π¦π¦ = βπππ‘π‘2
2+ π»π» (2)
Iz (1) dobijamo:
π‘π‘ =π₯π₯ππ0
Kada ubacimo ovu jednaΔinu u jednaΔinu (2):
π¦π¦ = βππ οΏ½ π₯π₯ππ0
οΏ½2
2+ π»π»
π¦π¦ = βπππ₯π₯2
2ππ02+ π»π»
Vreme leta (π»π»):
PoΔetni uslov je da je π¦π¦ = 0
π¦π¦ = βπππ‘π‘2
2+ π»π»
0 = βππππ2
2+ π»π»
ππππ2
= π»π»
ππ = οΏ½2π»π»ππ
Domet (π«π«) dobijamo kada jednaΔinu vremena leta uvrstimo u zakon kretanja taΔke po π₯π₯ osi:
π₯π₯ = π·π· = ππ0ππ
13
π·π· = ππ0οΏ½2π»π»ππ
14
Zadatak 6: TaΔka ππ, mase ππ = 1.5[ππππ], kreΔe se pravolinijski, saglasno jednaΔini π₯π₯ = aππ3π‘π‘ + ππππβ3π‘π‘, gde su a i ππ konstante. Odrediti intenzitet sile koja deluje na taΔku u trenutku kada je π₯π₯1 = 0.2[ππ].
ReΕ‘enje:
Prvo odredimo ubrzanje taΔke:
π₯π₯ = aππ3π‘π‘ + ππππβ3π‘π‘
οΏ½ΜοΏ½π₯ = 3aππ3π‘π‘ β 3ππππβ3π‘π‘
οΏ½ΜοΏ½π₯ = 9aππ3π‘π‘ + 9ππππβ3π‘π‘
οΏ½ΜοΏ½π₯ = 9(aππ3π‘π‘ + ππππβ3π‘π‘)
οΏ½ΜοΏ½π₯ = 9π₯π₯
Iz Njutnovog zakona moΕΎemo odrediti intenzitet sile:
ππ β οΏ½βοΏ½π = οΏ½βοΏ½πΉ
ππ β οΏ½ΜοΏ½π₯ = πΉπΉπ₯π₯
ππ β 9π₯π₯ = πΉπΉπ₯π₯
ππ β 9π₯π₯1 = πΉπΉπ₯π₯1
πΉπΉπ₯π₯1 = 1.5 β 9 β 0.2
πΉπΉπ₯π₯1 = 2.7[ππ]
15
Zadatak 7: TaΔka ππ, mase ππ = 10ππ
[ππππ], kreΔe se pravolinijski pod dejstvom sile koja se menja po
zakonu οΏ½βοΏ½πΉ = 10(1 β π‘π‘)π€π€. U poΔetnom trenutku taΔka je imala brzinu intenziteta ππ0 = 0.2 οΏ½πππ π οΏ½. Odrediti
preΔeni put taΔke i vreme koje protekne do njenog zaustavljanja. Za gravitaciono ubrzanje uzeti
vrednost ππ = 9.81 οΏ½πππ π 2οΏ½
ReΕ‘enje:
ππ β ππ = πΉπΉ
ππ β οΏ½ΜοΏ½π₯ = 10(1 β π‘π‘)
10ππβ οΏ½ΜοΏ½π₯ = 10(1 β π‘π‘)
οΏ½ΜοΏ½π₯ = ππ(1 β π‘π‘)
οΏ½ΜοΏ½π₯ = ππ β πππ‘π‘
πποΏ½ΜοΏ½π₯πππ‘π‘
= ππ β πππ‘π‘
πποΏ½ΜοΏ½π₯ = πππππ‘π‘ β πππ‘π‘πππ‘π‘ / οΏ½
οΏ½ΜοΏ½π₯ = πππ‘π‘ βπππ‘π‘2
2+ πΆπΆ1 πΆπΆ1 = ππ0
οΏ½ΜοΏ½π₯ = πππ‘π‘ βπππ‘π‘2
2+ ππ0
πππ₯π₯πππ‘π‘
= πππ‘π‘ βπππ‘π‘2
2+ ππ0
πππ₯π₯ = πππ‘π‘πππ‘π‘ βπππ‘π‘2
2πππ‘π‘ + ππ0πππ‘π‘ / οΏ½
π₯π₯ =πππ‘π‘2
2βπππ‘π‘3
6+ ππ0π‘π‘ + πΆπΆ2 πΆπΆ2 = 0
π₯π₯ =πππ‘π‘2
2βπππ‘π‘3
6+ ππ0π‘π‘
Vreme zaustavljanja se odreΔuje iz jednaΔine brzine sa uslovom da je οΏ½ΜοΏ½π₯ = 0
οΏ½ΜοΏ½π₯ = πππ‘π‘ βπππ‘π‘2
2+ ππ0
0 = ππππ βππππ2
2+ ππ0
ππππ2 β 2ππππ β 2ππ0 = 0
ππ2 β 2ππ β 2ππ0ππ
= 0
16
ππ12οΏ½
=2 Β± οΏ½22 + 4 β 1 β 2 ππ0ππ
2 β 1
ππ12οΏ½
=2 Β± οΏ½4 + 4 β 1 β 2 0.2
9.812
ππ12οΏ½
=2 Β± β4 + 0.16
2
ππ12οΏ½
=2 Β± 2.04
2
ππ1 = 2.02[π π ]
ππ2 = β0.2[π π ]
Vreme zaustavljanja je ππ = 2.02[π π ]
PreΔeni put dobijamo kada vreme zaustavljanja uvrstimo u jednaΔinu kretanja:
π₯π₯ =πππ‘π‘2
2βπππ‘π‘3
6+ ππ0π‘π‘
π π =ππππ2
2βππππ3
6+ ππ0ππ
π π =9.81 β 2.022
2β
9.81 β 2.023
6+ 0.2 β 2.02
π π = 6.934[ππ]
17
OpΕ‘ti zakoni dinamike taΔke
1. KoliΔina kretanja i kinetiΔka energija taΔke
KoliΔinom kretanja taΔke naziva se vektorska veliΔina πΎπΎοΏ½οΏ½β = ππ β οΏ½βοΏ½π koja je jednaka proizvodu iz mase materijalne taΔke i vektora njene brzine.
KinetiΔkom energijom (ΕΎivom silom) taΔke naziva se skalarna veliΔina πΈπΈππ = ππβππ2
2 koja je jednaka
polovini proizvoda mase materijalne taΔke i kvadrata njene brzine.
2. Impuls sile
Impuls sile za bilo koji vremenski interval jednak je odreΔenom integralu elementarnog impulsa, koji se uzima u intervalu od 0 do π‘π‘1.
πΌπΌ = οΏ½ οΏ½βοΏ½πΉπππ‘π‘
π‘π‘1
0
3. Zakon o promeni (priraΕ‘taju) koliΔine kretanja taΔke
πΎπΎοΏ½οΏ½β 1 β πΎπΎοΏ½οΏ½β 0 = βπΎπΎοΏ½οΏ½β = πποΏ½βοΏ½π1 β πποΏ½βοΏ½π0 = οΏ½πΌπΌππ
Promena koliΔine kretanja taΔke za neki vremenski interval jednaka je geometrijskoj sumi impulsa svih sila koje deluju na tu taΔku za taj isti vremenski interval.
4. Rad sile, Snaga
π΄π΄(ππ0ππ1) = οΏ½ πΉπΉπππππ π
π π 1
π π 0
π΄π΄(ππ0ππ1) = Β±πΊπΊ β β
Rad sile teΕΎe jednak je proizvodu iz intetnziteta sile i odgovarajuΔeg vertikalnog pomeranja taΔke.
ππ =π΄π΄π‘π‘1
= πΉπΉππ β ππ
Snagom se naziva veliΔina koja odreΔuje rad, koji vrΕ‘i sila u jedinici vremena.
5. Zakon o promeni (priraΕ‘taju) kinetiΔke energije
πΈπΈππ1 β πΈπΈππ0 = βπΈπΈππ =ππ β ππ12
2βππ β ππ02
2= οΏ½π΄π΄ππ(ππ0ππ1)
PriraΕ‘taj kinetiΔke energije taΔke, pri nekom njenom pomeranju, jednak je algebarskoj sumi radova svih sila, koje deluju na taΔku, na tom pomeranju.
6. Prinudno kretanje taΔke
πΈπΈππ1 β πΈπΈππ0 = βπΈπΈππ =ππ β ππ12
2βππ β ππ02
2= οΏ½π΄π΄ππ(ππ0ππ1)
ππ
ππ β ππ12
π π ππ= οΏ½πΉπΉππ
Pri prinudnom kretanju za rad se koriste sve aktivne sile koje vrΕ‘e rad (aktivne sile i reakcije veza).
18
Zadatak 8: Teret teΕΎine πΊπΊ = 0.1[ππππ] kreΔe se jednoliko po krugu brzinom ππ = 2 οΏ½πππ π οΏ½. Odrediti impuls
i rad sila koje deluju na teret za vreme u kome teret preΔe Δetvrtinu kruga.
ReΕ‘enje:
πΌπΌ = πποΏ½βοΏ½π1 β πποΏ½βοΏ½π0
πΌπΌ = πποΏ½ππ12 β ππ02
S obzirom da je kretanje jednoliko
ππ1 = ππ0 = ππ
πΌπΌ = ππππβ2
πΌπΌ =πΊπΊππππβ2 = 0.029[πππππ π ]
π΄π΄(ππ0ππ1) =12ππ(ππ12 β ππ02)
π΄π΄(ππ0ππ1) = 0[π½π½]
19
Zadatak 9: Teretu mase ππ, koji leΕΎi na horizontalnoj ravni, saopΕ‘ti se (udarcem) poΔetna brzina οΏ½βοΏ½π0. Nastalo kretanje tereta koΔi se konstantnom silom οΏ½βοΏ½πΉ. Odrediti posle koliko vremena Δe se teret zaustaviti i koliki Δe put preΔi do zaustavljanja.
ReΕ‘enje:
οΏ½ΜοΏ½π₯1 = 0
οΏ½ΜοΏ½π₯0 = ππ0
πΌπΌπ₯π₯ = π₯π₯π‘π‘1 = βπΉπΉπ‘π‘1
OdreΔivanje vremena koΔenja π‘π‘1:
πΎπΎ1π₯π₯ β πΎπΎ0π₯π₯ = ππππ1π₯π₯ β ππππ0π₯π₯ = πποΏ½ΜοΏ½π₯1 β πποΏ½ΜοΏ½π₯0 = οΏ½πΌπΌ
βππππ0 = βπΉπΉπ‘π‘1
π‘π‘1 =ππππ0πΉπΉ
OdreΔivanje preΔenog puta do zaustavljanja π π 1:
π΄π΄ = βπΉπΉπ π 1
ππ1 = 0
πΈπΈππ1 β πΈπΈππ0 =ππ β ππ12
2βππ β ππ02
2= οΏ½π΄π΄ππ(ππ0ππ1)
βππ β ππ02
2= βπΉπΉπ π 1
π π 1 =ππ β ππ02
2πΉπΉ
20
Zadatak 10: Konopac duΕΎine ππ, o koji je obeΕ‘en teret, postavi se u poΔetnom trenutku vremena u takav poloΕΎaj da sa vertikalom zaklapa ugao ππ0, i zatim se teret pusti bez poΔetne brzine. Odrediti brzinu tereta u trenutku kada konopac zaklapa sa vertikalom ugao ππ.
ReΕ‘enje:
π΄π΄οΏ½οΏ½βοΏ½πΊοΏ½ = πΊπΊβ = ππππβ
ππ0 = 0
πΈπΈππ1 β πΈπΈππ0 =ππ β ππ12
2βππ β ππ02
2= οΏ½π΄π΄ππ(ππ0ππ1)
ππ β ππ12
2= ππππβ
ππ1 = οΏ½2ππβ
β = ππ cosππ β ππ cosππ0
ππ = οΏ½2ππππ(cosππ β cosππ0)
21
Zadatak 11: Teret teΕΎine πΊπΊ, obeΕ‘en o konac duΕΎine ππ, pomeren od vertikale za ugao πΌπΌ u poloΕΎaj ππ0, pusti se bez poΔetne brzine. Odrediti veliΔinu sile u konopcu u trenutku kada teret prolazi kroz svoj najniΕΎi poloΕΎaj ππ1.
ReΕ‘enje:
ππ β ππ12
ππ= πΉπΉππ β πΊπΊ
πΉπΉππ = πΊπΊ +ππ β ππ12
ππ (1)
πΈπΈππ1 β πΈπΈππ0 = βπΈπΈππ =ππ β ππ12
2βππ β ππ02
2= οΏ½π΄π΄ππ(ππ0ππ1)
ππ
π΄π΄ = πΊπΊβ = πΊπΊππ(1 β cosπΌπΌ); ππ0 = 0
ππ β ππ12
2= πΊπΊππ(1 β cosπΌπΌ)
ππ β ππ12 = 2πΊπΊππ(1 β cosπΌπΌ) (2)
Iz jednaΔine (2) u jednaΔinu (1):
πΉπΉππ = πΊπΊ +2πΊπΊππ(1 β cosπΌπΌ)
ππ
πΉπΉππ = πΊπΊ(3 β 2 cosπΌπΌ)
22
Zadatak 12: Ε½ljeb koji se sastoji iz dva luka π΄π΄π΅π΅ i π΅π΅π·π·, polupreΔnika π π , postavljen je u vertikalnoj ravni tako da je tangenta π΅π΅πΈπΈ u prevojnoj taΔki horizontalna. ZanemarujuΔi trenje odrediti na koju visinu β iznad prave π΅π΅πΈπΈ treba staviti u ΕΎljeb kuglicu, da bi ona napustila ΕΎljeb u taΔki ππ1 koja se nalazi na istom rastojanju ispod prave π΅π΅πΈπΈ.
ReΕ‘enje:
ππ β ππ12
π π = πΊπΊ cosππ β πΉπΉππ
π π cosππ = πΎπΎπΆπΆοΏ½οΏ½οΏ½οΏ½ = π π β β; πΉπΉππ = 0
ππ β ππ12 = πΊπΊ(π π β β)
ππ β ππ12
2βππ β ππ02
2= οΏ½π΄π΄ππ(ππ0ππ1)
ππ
ππ β ππ12
2= 2πΊπΊβ
ππ β ππ12 = 4πΊπΊβ
4πΊπΊβ = πΊπΊ(π π β β)
β = 0.2π π
23
Dalamberov princip
Ako u svakom datom trenutku, aktivnim silama, koje deluju na pokretnu taΔku, i reakcijama veza, pridodamo silu inercije, onda Δe takav sistem sila biti u ravnoteΕΎi i na njega moΕΎemo primeniti sve zakone statike.
πΉπΉππππππ = βππππππ = βπππππππππ‘π‘
; οΏ½πΉπΉπππππποΏ½ = ππ οΏ½πππππππ‘π‘οΏ½
πΉπΉππππππ = βππππππ = βππππ2
π π ππ; οΏ½πΉπΉπππππποΏ½ = ππ
ππ2
π π ππ
24
Zadatak 13: Teret teΕΎine πΊπΊ, obeΕ‘en o konac duΕΎine ππ, pomeren od vertikale za ugao πΌπΌ u poloΕΎaj ππ0, pusti se bez poΔetne brzine. Odrediti veliΔinu sile u konopcu u trenutku kada teret prolazi kroz svoj najniΕΎi poloΕΎaj ππ1, primenom Dalamberovog principa.
ReΕ‘enje:
πΉπΉππ β πΊπΊ β πΉπΉππππππ = 0
πΉπΉππ = πΊπΊ + πΉπΉππππππ
πΉπΉππ = πΊπΊ +ππ β ππ12
ππ (1)
πΈπΈππ1 β πΈπΈππ0 = βπΈπΈππ =ππ β ππ12
2βππ β ππ02
2= οΏ½π΄π΄ππ(ππ0ππ1)
ππ
π΄π΄ = πΊπΊβ = πΊπΊππ(1 β cosπΌπΌ); ππ0 = 0
ππ β ππ12
2= πΊπΊππ(1 β cosπΌπΌ)
ππ β ππ12 = 2πΊπΊππ(1 β cosπΌπΌ) (2)
Iz jednaΔine (2) u jednaΔinu (1):
πΉπΉππ = πΊπΊ +2πΊπΊππ(1 β cosπΌπΌ)
ππ
πΉπΉππ = πΊπΊ(3 β 2 cosπΌπΌ)