dynamika hmotného bodu, pohybová rovnice, d’Alembertův princip,

Prezentace na téma: "dynamika hmotného bodu, pohybová rovnice, d’Alembertův princip,"— Transkript prezentace:

1 dynamika hmotného bodu, pohybová rovnice, d’Alembertův princip,
Dynamika I, 2. přednáška Obsah přednášky : dynamika hmotného bodu, pohybová rovnice, d’Alembertův princip, dva druhy úloh v dynamice, zákony o zachování / změně Doba studia : asi 1 hodina Cíl přednášky : seznámit studenty se základními zákonitostmi dynamiky bodu

2 Dynamika hmotného bodu
Dynamika I, 2. přednáška Základem dynamiky hmotného bodu je druhý Newtonův zákon, zákon síly ... pohybová rovnice. y x a m G F N T f základní pohybová rovnice m – hmotnost [kg] a a – zrychlení [m/s2] G, F - akční síly N - normálová reakce T = f·N - třecí síla F – síla [N] a m F ax = a ay = 0 m·a = F m = 2 kg F = 3 N a = 1,5 m/s2 vlastní pohybová rovnice vznikne ze základní vyloučením reakcí

3 Dynamika hmotného bodu
Dynamika I, 2. přednáška Alternativní způsob sestavení pohybové rovnice nabídnul Jean Le Rond d’Alembert ( ). d’Alembertův princip 1. přímý (Newtonův) způsob sestavení pohybové rovnice 2. rovnice rovnováhy a a F m F D m m·a = F F - D = 0 D = m·a m = 2 kg m·a = F F = 3 N D - d’Alembertova síla, dynamická síla, doplňková síla, setrvačná síla. Působí proti směru zrychlení, její velikost je rovna součinu hmotnosti a zrychlení. a = 1,5 m/s2

4 Dynamika hmotného bodu
Dynamika I, 2. přednáška Alternativní způsob sestavení pohybové rovnice nabídnul Jean Le Rond d’Alembert ( ). y x a m G F N T D d’Alembertův princip 1. f a 2. 1. rovnice rovnováhy 2.

5 Dynamika hmotného bodu
Dynamika I, 2. přednáška dva druhy úloh v dynamice a m G F f N y x T úloha 1. druhu - kinetostatická úloha 2. druhu - dynamická je dán požadovaný pohyb, zrychlení a je dána síla F vypočtěte sílu F=?, potřebnou k dosažení požadovaného pohybu vypočtěte jak se těleso bude pohybovat a=? rovnice rovnováhy - algebraické rovnice diferenciální

6 Zákony o změně Dynamika I, 2. přednáška hybnost hmoty [kg·m·s-1]
impuls síly [N·s  kg·m·s-1] zákon o změně hybnosti

7 zákon o změně momentu hybnosti
Zákony o změně Dynamika I, 2. přednáška moment hybnosti (točivost) [kg·m2·s-1] polohový vektor [m] impuls momentu [N·m·s  kg·m2·s-1] moment síly [N·m] zákon o změně momentu hybnosti

8 zákon o změně kinetické energie
Zákony o změně Dynamika I, 2. přednáška kinetická energie [J  kg·m2·s-2] práce [N·m  kg·m2·s-2] zákon o změně kinetické energie

9 Zákony o změně Dynamika I, 2. přednáška práce skalární součin
pracovní složka síly nepracovní složka síly kladná práce – práce vykonaná práce se nevykonává záporná práce – práce spotřebovaná

10 Zákony o změně Dynamika I, 2. přednáška práce [N·m  kg·m2·s-2] výkon
[N·m·s-1  W]

11 Zákony o změně Dynamika I, 2. přednáška potenciální energie
potenciální energie (polohová) y 1 2 3 G F=G m zvolíme si tzv. „hladinu nulové potenciální energie“

12 Zákony o změně k = 6,67·10-11 kg-1·m3·s-2 - gravitační konstanta,
Dynamika I, 2. přednáška potenciální energie k = 6,67·10-11 kg-1·m3·s-2 - gravitační konstanta, M = 5,98·1024 kg - hmotnost Země, R = km - poloměr Země, r - vzdálenost od středu Země, y - výška nad povrchem Země. y G F=G m na povrchu Země : Země R

13 Zákony o změně Dynamika I, 2. přednáška potenciální energie F=G m G y
potenciální energie (polohová) Země R pro h«R

14 Zákony o změně l - délka nosníku, Dynamika I, 2. přednáška
potenciální energie l - délka nosníku, E - modul pružnosti v tahu J - moment setrvačnosti F y F = k·y k - tuhost potenciální energie (deformační)

15 Celková mechanická energie se zachovává.
Dynamika I, 2. přednáška zákon o zachování celkové mechanické energie m v0 = 0 EK0 = 0 EP0 = m·g·h h v1 ≠ 0 Celková mechanická energie se zachovává. EK1 = ½·m·v12 EP1 = 0

16 Změna celkové mechanické energie je rovna práci.
Dynamika I, 2. přednáška zákon o změně celkové mechanické energie s EP1 = m·g·h EK1 = ½·m·v12 v h m G F T N EP0 = 0 EK0 = ½·m·v02 a EC1 EC0 A Změna celkové mechanické energie je rovna práci.