tehnicka mehanika 2 - osnovne akademske studije, iii semestar · primer - matemati£ko klatno...

81

Upload: others

Post on 25-Jan-2021

11 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    TEHNIKA MEHANIKA 2

    Osnovne akademske studije, III semestar

    Doc. dr Stanko ori¢email: [email protected]

    Graevinski fakultetUniverzitet u Beogradu

    k. god. 2020/21

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Sadrºaj

    1 Dinamika ta£keDrugi Njutnov zakonZakon o promeni koli£ine kretanjaZakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    2 Zakon o promeni kineti£ke energijeKineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Drugi Njutnov zakonZakon o promeni koli£ine kretanjaZakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    Sadrºaj

    1 Dinamika ta£keDrugi Njutnov zakonZakon o promeni koli£ine kretanjaZakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    2 Zakon o promeni kineti£ke energijeKineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Drugi Njutnov zakonZakon o promeni koli£ine kretanjaZakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    Dinamika materijalne ta£ke

    A2: Aksiom o kretanju tela (Aksiom o promeni koli£ine kretanja)

    Promena koli£ine kretanja tela proporcionalna je sili koja delujei vr²i se u pravcu i smeru delovanja sile.

    Koli£ina kretanja mat. ta£ke

    Koli£ina kretanja materijalne ta£ke je de�nisana sa

    ~K = m~v

    Koli£ina kretanja je vektor koji u sebi sadrºi informacije o masii o brzini kretanja ta£ke

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Drugi Njutnov zakonZakon o promeni koli£ine kretanjaZakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    Dinamika materijalne ta£ke

    Diferencijalna jedna£ina kretanja mat. ta£ke

    Drugi Njutnov aksiom (zakon)

    d ~K

    dt= ~F odnosno

    d

    dt(m~v) = ~F

    (Zakon o promeni koli£ine kretanja)

    Ako je masa ta£ke konstantna:

    m~a = ~F odnosno m~̈r = ~F

    dobija se diferencijalna jedna£ina kretanja slobodne mat. ta£ke

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Drugi Njutnov zakonZakon o promeni koli£ine kretanjaZakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    Dinamika materijalne ta£ke

    Diferencijalna jedna£ina kretanja mat. ta£ke

    Diferencijalna jedna£ina kretanja

    m~̈r = ~F

    Po£etni uslovi kretanja (po£etni poloºaj i brzina)

    t = 0 : ~r(0) = ~r0, ~v(0) = ~v0

    Dif. jed. kretanja je vektorska diferencijalna jedn. drugog reda

    Sila je, na£elno, data kao funkcija ~F = ~F (~r,~v, t)

    Integracijom diferencijalne jedna£ine kretanja, uzzadovoljavanje po£etnih uslova, dobija se kona£na jedna£ina

    kretanja: ~r = ~r(t)

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Drugi Njutnov zakonZakon o promeni koli£ine kretanjaZakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    Dinamika materijalne ta£ke

    Diferencijalna jedna£ina kretanja mat. ta£ke

    Kretanje materijalne ta£ke u prisustvu veza:

    m~̈r = ~FR gde je ~FR = ~F + ~R

    ~F . . . zbir aktivnih sila

    ~R . . . zbir reakcija veza

    Po£etni uslovi kretanja (po£etni poloºaj i brzina):

    t = 0 : ~r(0) = ~r0 ~v(0) = ~v0

    Re²avanjem diferencijalne jedna£ine kretanja:

    m~̈r = ~FR ⇒ ~r = ~r(t)

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Drugi Njutnov zakonZakon o promeni koli£ine kretanjaZakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    Dinamika materijalne ta£ke

    Dif. jedn. kretanja mat. ta£ke - skalarni oblici

    Dekartove koordinate Oxyz

    m~̈r = ~FR ⇒mẍ = XRmÿ = YRm z̈ = ZR

    Prirodne koordinate ~τ , ~n,~b

    m~̈r = ~FR ⇒ms̈ = Fτm v

    2

    ρ = Fn0 = Fb

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Drugi Njutnov zakonZakon o promeni koli£ine kretanjaZakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    Kretanje ta£ke po horizontalnoj ravni

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Drugi Njutnov zakonZakon o promeni koli£ine kretanjaZakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    Dinamika materijalne ta£ke

    Primer - Matemati£ko klatno

    Matemati£ko klatno mase m i duºine ` kre¢e se u vertikalnojravni pod dejstvom sopstvene teºine. Napisati diferencijalnujedna£inu kretanja ta£ke i odrediti reakciju veze.Napomena: matemati£ko klatno je materijalna ta£ka koja jevezana nerastegljivim uºetom za nepokretan oslonac.

    Mat. ta£ka se kre¢e u (vertikalnoj) ravni, tako da raspolaºe sa2 stepena slobode

    Mat. ta£ka je vezana uºetom date duºine za nepokretanoslonac, tako da je broj stepeni slobode jednak: n = 2− 1 = 1Matemati£ko klatno u vertikalnoj ravni se kre¢e po kruºnojputanji sa centrom u nepokretnom osloncu

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Drugi Njutnov zakonZakon o promeni koli£ine kretanjaZakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    Matemati£ko klatno u vertikalnoj ravni

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Drugi Njutnov zakonZakon o promeni koli£ine kretanjaZakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    Dinamika materijalne ta£ke

    Primer - Matemati£ko klatno

    Generalisana koordinata je ugao ϕ

    Ta£ka klatna se kre¢e po kruºnici radijusa `(nerastegljivo uºe je veza)

    Komponente ubrzanja ta£ke u proizvoljnom poloºaju su(brzina je v = `ϕ̇):

    aT = v̇ = `ϕ̈ aN =v2

    ρ= `ϕ̇2

    Ukoliko se ukloni veza (uºe), na slobodnu ta£ku delujusopstvena teºina (aktivna sila) i sila u uºetu (nepoznatareakcija veze)

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Drugi Njutnov zakonZakon o promeni koli£ine kretanjaZakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    Matemati£ko klatno u vertikalnoj ravni

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Drugi Njutnov zakonZakon o promeni koli£ine kretanjaZakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    Matemati£ko klatno u vertikalnoj ravni

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Drugi Njutnov zakonZakon o promeni koli£ine kretanjaZakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    Matemati£ko klatno u vertikalnoj ravni

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Drugi Njutnov zakonZakon o promeni koli£ine kretanjaZakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    Dinamika materijalne ta£ke

    Primer - Matemati£ko klatno

    Diferencijalna jedna£ina kretanja (djk) se prikazuje u prirodnimkoordinatama:

    m~a = ~FR ⇒maT = FRTmaN = FRN

    Dobija se:

    m`ϕ̈ = −mg sinϕm`ϕ̇2 = S −mg cosϕ

    (1)

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Drugi Njutnov zakonZakon o promeni koli£ine kretanjaZakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    Matemati£ko klatno u vertikalnoj ravni

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Drugi Njutnov zakonZakon o promeni koli£ine kretanjaZakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    Dinamika materijalne ta£ke

    Primer - Matemati£ko klatno

    Iz prve od jedn. (1) se dobija diferencijalna jedna£ina kretanja:

    ϕ̈+g

    `sinϕ = 0 (2)

    Iz druge od jedn. (1) se dobija sila u uºetu (reakcija veze):

    S = m`ϕ̇2 +mg cosϕ (3)

    Naravno, sila u uºetu S moºe da se odredi tek kada se re²i djk

    djk (2) ne moºe da se re²i preko elementarnih funkcija, ve¢ sesvodi na specijalne funkcije (elipti£ke funkcije prve vrste)

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Drugi Njutnov zakonZakon o promeni koli£ine kretanjaZakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    Primer - kosi hitac u bezvazdu²nom prostoru

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Drugi Njutnov zakonZakon o promeni koli£ine kretanjaZakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    Primer - kosi hitac u bezvazdu²nom prostoru

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Drugi Njutnov zakonZakon o promeni koli£ine kretanjaZakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    Primer - kosi hitac u bezvazdu²nom prostoru

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Drugi Njutnov zakonZakon o promeni koli£ine kretanjaZakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    Primer - kosi hitac u bezvazdu²nom prostoru

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Drugi Njutnov zakonZakon o promeni koli£ine kretanjaZakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    Sadrºaj

    1 Dinamika ta£keDrugi Njutnov zakonZakon o promeni koli£ine kretanjaZakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    2 Zakon o promeni kineti£ke energijeKineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Drugi Njutnov zakonZakon o promeni koli£ine kretanjaZakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    Dinamika materijalne ta£ke

    A2: Aksiom o kretanju tela (Aksiom o promeni koli£ine kretanja)

    Promena koli£ine kretanja tela proporcionalna je sili koja delujei vr²i se u pravcu i smeru delovanja sile.

    Zakon o promeni koli£ine kretanja

    Koli£ina kretanja materijalne ta£ke: ~K = m~v

    Zakon o promeni koli£ine kretanja (Osnovni oblik):

    d ~K

    dt= ~F

    De�ni²e se elementarni impuls sile: d~I = ~Fdt

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Drugi Njutnov zakonZakon o promeni koli£ine kretanjaZakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    Dinamika materijalne ta£ke

    Zakon o promeni koli£ine kretanja

    Transformacijom Zakona o promeni koli£ine kretanja:

    d ~K

    dt= ~F/ · dt ⇒

    dobija se:

    Zakon o promeni koli£ine kretanja u diferencijalnom obliku:Diferencijal koli£ine kretanja jednak je elementarnom impulsusile

    d ~K = d~I gde je d~I = ~Fdt

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Drugi Njutnov zakonZakon o promeni koli£ine kretanjaZakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    Dinamika materijalne ta£ke

    Zakon o promeni koli£ine kretanja

    Iz Zakona o promeni koli£ine kretanja u diferencijalnom obliku,integracijom relacije se dobija

    d ~K = ~Fdt/ ·∫ t2t1

    Zakon o promeni koli£ine kretanja u integralnom obliku,

    ~K2 − ~K1 = ~I(t1, t2) gde je ~I(t1, t2) =∫ t2t1

    ~Fdt

    kona£an impuls sile u intervalu vremena [t1, t2]

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Drugi Njutnov zakonZakon o promeni koli£ine kretanjaZakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    Sadrºaj

    1 Dinamika ta£keDrugi Njutnov zakonZakon o promeni koli£ine kretanjaZakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    2 Zakon o promeni kineti£ke energijeKineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Drugi Njutnov zakonZakon o promeni koli£ine kretanjaZakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    Dinamika materijalne ta£ke

    Zakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    Posmatra se Zakon o promeni koli£ine kretanja materijalneta£ke (u osnovnom obliku), pri £emu se ~K prikazuje kao m~v.

    Zakon o promeni koli£ine kretanja se mnoºi vektorski sa levestrane sa vektorom poloºaja ~r (koji se meri iz ta£ke O):

    md~v

    dt= ~F /~r × (4)

    tako da se dobija

    m~r × d~rdt

    = ~r × ~F

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Drugi Njutnov zakonZakon o promeni koli£ine kretanjaZakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    Dinamika materijalne ta£ke

    Zakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    Kako jed

    dt(~r × ~v) = d~r

    dt× ~v + ~r × d~v

    dt

    odosno, kako je d~rdt × ~v = ~v × ~v = 0, to je

    d

    dt(~r × ~v) = ~r × d~v

    dt

    Prema tome, jedna£ina (4) je data sa

    md

    dt(~r × ~v) = ~r × ~F odn. d

    dt(~r ×m~v) = ~r × ~F (5)

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Drugi Njutnov zakonZakon o promeni koli£ine kretanjaZakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    Dinamika materijalne ta£ke

    Zakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    Izraz na desnoj strani (5) je momenat sile ~F za ta£ku O:

    ~M (O) = ~r × ~F

    De�ni²e se vektor momenta koli£ine kretanja za ta£ku O

    ~D(O) = ~r × ~K = ~r ×m~v

    Time se dobija se Zakon o promeni momenta koli£ine kretanjau osnovnom obliku:

    d ~D(O)

    dt= ~M (O) (6)

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Drugi Njutnov zakonZakon o promeni koli£ine kretanjaZakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    Dinamika materijalne ta£ke

    Zakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    Zakon za materijalnu ta£ku nije od posebnog zna£aja

    Zakon (6) se mnoºi sa diferencijalom vremena dt:

    d ~D(O)

    dt= ~M (O) / · dt

    £ime se dobija Zakon o promeni momenta koli£ine kretanja udiferencijalnom obliku:

    d ~D(O) = d ~H(O) gde je d ~H(O) = ~r × d~I = ~r × ~Fdt

    Izraz d ~H(O) je elementarni impulsni momenat

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Drugi Njutnov zakonZakon o promeni koli£ine kretanjaZakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    Dinamika materijalne ta£ke

    Zakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    Zna£i, Zakon o promeni momenta koli£ine kretanja udiferencijalnom obliku glasi: Diferencijal momenta koli£inekretanja jednak je elementarnom impulsnom momentu

    Integralni oblik Zakona se dobija kada se diferencijalni oblikintegrali u nekom intervalu vremena:

    d ~D(O) = d ~H(O)/

    ∫ t2t1

    ⇒ ~D(O)2 − ~D(O)1 =

    ~H(O)(t1, t2)

    gde je

    ~H(O)(t1, t2) =

    ∫ t2t1

    ~r × ~Fdt

    impulsni momenat sile ~F u intervalu t ∈ [t1, t2]

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Drugi Njutnov zakonZakon o promeni koli£ine kretanjaZakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    Dinamika materijalne ta£ke

    Zakon o odrºanju koli£ine kretanja

    Ako je sila koja deluje na ta£ku nula, ~F = 0:

    d ~K

    dt= ~F ⇒ ~K = const ili ~K2 = ~K1

    Zakon o odrºanju momenta koli£ine kretanja

    Ako je ~F = 0, onda je, takoe,

    d ~D(O)

    dt= ~M (O) ⇒ ~D(O) = const ili ~D(O)2 = ~D

    (O)1

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Sadrºaj

    1 Dinamika ta£keDrugi Njutnov zakonZakon o promeni koli£ine kretanjaZakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    2 Zakon o promeni kineti£ke energijeKineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Dinamika materijalne ta£ke

    Zakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija materijalne ta£ke se de�ni²e sa:

    T =1

    2m (~v)2

    Elementarni rad sile (rad na elementarnom pomeranju d~r):

    dA = ~F · d~r

    Posmatra se Zakon o promeni koli£ine kretanja (osnovni oblik)i mnoºi se skalarno sa d~r

    md~v

    dt= ~F / · d~r

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Dinamika materijalne ta£ke

    Zakon o promeni kineti£ke energije u diferencijalnom obliku

    Dobija se:

    md~v

    dt· d~r = ~F · d~r

    Transformi²e se leva strana jednakosti

    md~v · d~rdt

    = ~F · d~r ⇒ m~v · d~v = ~F · d~r

    ²to moºe da se napi²e u obliku:

    d(1

    2m~v2) = ~F · d~r

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Dinamika materijalne ta£ke

    Zakon o promeni kineti£ke energije u diferencijalnom obliku

    i pretstavlja Zakon o promeni kineti£ke energije udiferencijalnom obliku:

    Diferencijal kineti£ke energije jednak je elementarnom radu sile,

    dT = dA (7)

    Na levoj strani relacije dT = dA je totalni diferencijal(diferencijal kineti£ke energije)

    Na desnoj strani je elementarni rad sile, koji je samo uspecijalnom slu£aju totalni diferencijal

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Zakon o promeni kineti£ke energije

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Dinamika materijalne ta£ke

    Zakon o promeni kineti£ke energije u kona£nom obliku

    Posmatra se kona£an interval vremena [t1, t2] i kretanje ta£keiz poloºaja (1), u trenutku t1, do poloºaja (2), u trenutku t2.

    Relacija (7) se integrali u granicama (1) do (2):∫ (2)(1)

    dT =

    ∫ (2)(1)

    dA (8)

    Leva strana (8) je integral totalnog diferencijala dT u datimgranicama (1) do (2), tako da se dobija T2 − T1Desna strana je odreen integral u granicama (1) do (2)elementarnog rada dA, koji moºe, ali ne mora da bude totalnidiferencijal.

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Dinamika materijalne ta£ke

    Zakon o promeni kineti£ke energije u kona£nom obliku

    Dobija se Zakon o promeni kineti£ke energije u integralnomobliku:

    dT = dA ⇒ T2 − T1 = A1−2

    gde je

    A1−2 =

    ∫ (2)(1)

    ~F · d~r

    kona£an rad sile ~F na putu iz poloºaja (1) u poloºaj (2)

    Kona£an rad sile A1−2 zavisi od putanje po kojoj se ta£kakre¢e

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Zakon o promeni kineti£ke energije

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Dinamika materijalne ta£ke

    Primer: kretanje ta£ke uz strmu ravan

    Posmatra se materijalna ta£ka mase m koja se kre¢e uvertikalnoj ravni po idealno glatkoj strmoj ravni nagiba α premahorizontali. U po£etnom trenutku ta£ka se nalazi u poloºaju Ana podnoºju strme ravni i ima poznatu brzinu v1 u tompoloºaju (usmerenu na gore).Odrediti mesto i vreme (poloºaj B) gde ¢e ta£ka da se zaustavi.Dalje kretanje (niz strmu ravan) zanemariti.

    Po£etni poloºaj ta£ke je poloºaj A u kome je poznata brzina v1sa smerom na gore.

    Iz tog poloºaja se meri koordinata x sa smerom na gore (to jegeneralisana koordinata)

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Kretanje ta£ke uz strmu ravan

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Dinamika materijalne ta£ke

    Primer: kretanje ta£ke uz strmu ravan

    Krajnji poloºaj ta£ke je poloºaj B u kome je brzina jednakanuli.

    Preeni put od A do B je nepoznate duºine L, a proteklovreme je t = t2 − t1Dva na£ina re²avanja zadatka (u ovom primeru):

    - Formulisanje dif.jed. kretanja, po£etnih uslova i re²avanje djk- Primena Zakona o promeni koli£ine kretanja i Zakona opromeni kineti£ke energije

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Dinamika materijalne ta£ke

    Primer: kretanje ta£ke uz strmu ravan

    (1) Diferencijalna jedna£ina kretanja - osnovni pristup

    Ta£ka se kre¢e uz strmu ravan sa jednim stepenom slobode,n = 1

    Generalisana koordinata je q1 = x

    U proizvoljnom poloºaju tokom kretanja uzbrdo, brzina iubrzanje ta£ke su v = ẋ, a = ẍ

    Na ta£ku deluju sopstvena teºina, kao jedina aktivna sila, kao ireakcije veze (uticaj idealno glatke strme ravni)

    To su sile G = mg (vertikalno na dole) i R = N (upravno nastrmu ravan)

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Dinamika materijalne ta£ke

    Primer: kretanje ta£ke uz strmu ravan

    Diferencijalna jedna£ina kretanja ta£ke glasi

    m~a = ~FR ⇒mẍ = −mg sinα

    0 = N −mg cosα(9)

    Prva od jedn. (9) je djk, a iz druge se dobja reakcija veze N(koja nije predmet interesovanja)

    Po£etni uslovi kretanja su:

    t1 = 0 : x(0) = 0, v(0) = v1 (10)

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Dinamika materijalne ta£ke

    Primer: kretanje ta£ke uz strmu ravan

    Op²ti integral diferencijalne jedna£ine kretanja je dat sa

    ẋ = −g t sinα+C1, x(t) = −1

    2g t2 sinα+C1 t+C2 (11)

    Integracione konstante se dobijaju iz po£etnih uslova:

    x(0) = 0 : 0 = C2

    ẋ(0) = v1 : v1 = C1(12)

    Re²enje djk je dato sa:

    v(t) = −g t sinα+ v1, x(t) = −1

    2g t2 sinα+ v1 t (13)

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Dinamika materijalne ta£ke

    Primer: kretanje ta£ke uz strmu ravan

    U poloºaju B se ta£ka zaustavi, pa je uslov zaustavljanja datsa v(t2) = 0

    Iz re²enja djk (13) se dobija vreme t2:

    v(t2) = 0 ⇒ t2 =v1

    g sinα

    Unose¢i dobijeno vreme t2 u re²enje (13) dobija se preeni putL:

    x(t2) = L ⇒ L =1

    2

    v21g sinα

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Dinamika materijalne ta£ke

    Primer: kretanje ta£ke uz strmu ravan

    (2) Alternativno re²enje: Zakon o promeni koli£ine kretanjaK2 −K1 = IR(t1, t2), pri £emu je K2 = 0, jer je v2 = 0:

    −mv1 = −mg sinα(t2 − t1) (14)

    Na ta£ku deluje konstantna sila u pravcu kretanja, tako da jekona£an impuls jednak proizvodu komponente sile u pravcukretanja i kona£nog intervala vremena (pri £emu je t1 = 0)

    Iz jedn. (14) se direktno dobija vreme kretanja ta£ke dozaustavljanja u poloºaju B:

    t2 =v1

    g sinα

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Dinamika materijalne ta£ke

    Primer: kretanje ta£ke uz strmu ravan

    Preeni put se dobija direktno iz Zakona o promeni kineti£keenergije T2 − T1 = A1−2, pri £emu je T2 = 0, jer se u poloºjuB ta£ka zaustavi:

    −12mv21 = −mg sinα · L (15)

    Kako je komponenta sile u pravcu kretanja konstantna, to jekona£an rad te sile na putu do poloºaja B jednak (negativnom,zbog smerova) proizvodu sile i duºine puta L

    Iz jedn. (15) se direktno dobija preeni put ta£ke dozaustavljanja:

    L =1

    2

    v21g sinα

    Kao ²to se vidi, alternativno re²avanje zadatka je (u ovomprimeru) znatno e�kasnije

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Dinamika materijalne ta£ke

    Primer-2: kretanje ta£ke uz hrapavu strmu ravan

    Posmatra se kretanje iste ta£ke kao u prethodnom primeru. Jedinose u ovom slu�aju pretpostavlja da je strma ravan hrapava, sakoe�cijentom trenja µ.

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Kretanje ta£ke uz hrapavu strmu ravan

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Kretanje ta£ke uz hrapavu strmu ravan

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Kretanje ta£ke uz hrapavu strmu ravan

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Dinamika materijalne ta£ke

    Primer-2: kretanje ta£ke niz hrapavu strmu ravan

    U ovom slu£aju se posmatra se kretanje ta£ke niz hrapavu strmuravan (sa koe�cijentom trenja µ).

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Kretanje ta£ke niz hrapavu strmu ravan

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Sadrºaj

    1 Dinamika ta£keDrugi Njutnov zakonZakon o promeni koli£ine kretanjaZakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    2 Zakon o promeni kineti£ke energijeKineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Dinamika materijalne ta£ke

    Elementarni rad sile

    Elementarni rad sile ~F (odn. rad sile na elementarnompomeranju d~r ta£ke na koju sila deluje), je de�nisan sa:

    dA = ~F · d~r

    odnosno sa:dA = |~F ||d~r| cos(~F , d~r)

    U Dekartovim koordinatama je elementarni rad:

    dA = Xdx+ Y dy + Zdz

    gde su ~F = {X,Y, Z} d~r = {dx, dy, dz}

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Dinamika materijalne ta£ke

    Konzervativne sile

    Kona£an rad sile na putu ta£ke iz poloºaja (1) u poloºaj (2):

    A1−2 =

    ∫ (2)(1)

    ~F · d~r

    Vektor sile je sloºena funkcija vremena, ~F = ~F (~r,~v, t),

    pa kona£an rad sile A1−2 zavisi od putanje po kojoj se ta£kakre¢e

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Dinamika materijalne ta£ke

    Konzervativne sile

    Ako je elementarni rad prikazan u odnosu na Dekartov sistem,onda je kona£an rad sile dat sa:

    A1−2 =

    ∫ (2)(1)

    (Xdx+ Y dy + Zdz)

    ili, kao integral po vremenu:

    A1−2 =

    ∫ t2t1

    (Xẋ+ Y ẏ + Zż)dt

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Dinamika materijalne ta£ke

    Konzervativne sile

    Da bi ovakav interal mogao da se izra£una, potrebno je da se

    poznaje zavisnost sile ~F od vremena:

    - posredno (preko ~v i ~r),

    - kao i neposredno, jer je ~F = ~F (~r,~v, t),

    Zna£i, potrebno je da se poznaje i kona£na jedna£ina kretanjata£ke ~r = ~r(t).

    Zaklju£ak je da, u op²tem slu£aju, ukupan izvr²eni rad zavisiod putanje po kojoj se ta£ka kre¢e

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Dinamika materijalne ta£ke

    Konzervativne sile

    U posebnom slu£aju kona£an rad sile ne zavisi od putanje pokojoj se ta£ka kre¢e

    Ako sila ima takvu osobinu, onda se naziva konzervativna sila

    De�nicija konzervativnih sila:

    Sile su konzervativne ukoliko njihov kona£an rad ne zavisiod putanje, ve¢ samo od poloºaja po£etne i krajnje ta£kena putanji

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Dinamika materijalne ta£ke

    Konzervativne sile

    Kona£an rad sile, dat sa:

    A1−2 =

    ∫ (2)(1)

    ~F · d~r =∫ (2)(1)

    (Xdx+ Y dy + Zdz)

    je nezavistan od putanje ukoliko je podintegralna funkcijatotalni diferencijal neke skalarne funkcije

    Pretpostavlja se da postoji skalarna funkcija poloºajaU = U(x, y, z) takva da se koordinate vektora sile izraºavajukao:

    X = −∂U∂x

    Y = −∂U∂y

    Z = −∂U∂z

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Dinamika materijalne ta£ke

    Konzervativne sile

    Takva sila, kra¢e napisano, je gradijent funkcijeU = U(x, y, z):

    ~F = −gradU = −~∇U

    gde je ~∇ simboli£ni gradijentni (nabla) vektor:

    ~∇ = ∂∂x~ı+

    ∂y~+

    ∂z~k

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Dinamika materijalne ta£ke

    Konzervativne sile

    Funkcija U = U(x, y, z) se zove potencijal polja sile

    Polje sile je deo prostora (u kome se kre¢e posmatrani objekat)kod koga svakoj ta£ki prostora odgovara neka vrednost sile

    potencijal polja sile U = U(x, y, z) je, u isto vreme, ipotencijalna energija, jer se potencijalna energija de�ni²e kaorazlika izmeu posmatranog i nultog potencijala:

    U = U(x, y, x)− U0

    pri £emu je U0(x, y, z) = 0, odn. pretstavlja �nulti� potencijal

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Dinamika materijalne ta£ke

    Konzervativne sile

    Za silu koja je data u obliku ~F = −gradU = −~∇Uelementarni rad postaje:

    dA = ~Fd~r = −∂U∂x

    dx− ∂U∂y

    dy − ∂U∂z

    dz = −dU

    Elementarni rad sile je jednak negativnoj elementarnoj promeni(diferencijalu) potencijalne energije

    dA = −dU

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Dinamika materijalne ta£ke

    Konzervativne sile

    Kona£an rad je tada:

    A1−2 =

    ∫ (2)(1)

    dA = −∫ (2)(1)

    dU = U1 − U2

    odnosno, nezavistan je od oblika putanje, ve¢ samo odpo£etnog i krajnjeg poloºaja na putanji

    Kona£an rad konzervativnih sila na zatvorenoj putanjijednak je nuli

    Zatvorena putanja zna£i da se po£etna i krajnja ta£kapoklapaju

    To moºe da bude i alternativna de�nicija konzervativnih silaR.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Dinamika materijalne ta£ke

    Konzervativne sile

    Kako je, za konzervativne sile, kona£an rad dat sa:

    A1−2 =

    ∫ (2)(1)

    dA = −∫ (2)(1)

    dU = U1 − U2

    to je ukupan rad jednak razlici potencijala u po£etnom ikrajnjem poloºaju

    Ako se po£etni i krajnji poloºaj poklapaju (zatvorena putanja),o£igledno je ukupan rad jednak nuli:

    (1) ≡ (2) ⇒ U1 = U2 ⇒ A1−2 = 0

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Dinamika materijalne ta£ke

    Konzervativne sile

    Ako se ta£ka kre¢e u poloºaj sa ve¢im potencijalom, U2 > U1,onda je rad negativan ⇒ potrebno je da se unese rad da bi seto realizovalo

    Ako se ta£ka kre¢e u poloºaj sa manjim potencijalom,U2 < U1, izvr²en rad je pozitivan, odn. oslobaa se rad

    Princip rada gravitacionih brana (oslobaanje rada, odn.transformacija u energiju)

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Sila gravitacije je konzervativna

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Sila gravitacije je konzervativna

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Dinamika materijalne ta£ke

    Primeri konzervativnih sila - sila gravitacije

    Sila gravitacije je intenziteta G = mg, gde je m masa, a gubrzanje zemljine teºe

    Pravac sile gravitacije (odn. sopstvene teºine) je vertikalan, asmer je na dole, odn. ka Zemlji

    Sila gravitacije (z je vertikalna osa sa smerom na gore) moºeda se prikaºe kao vektor

    ~G = {0, 0,−mg} = −mg~k

    De�ni²e se skalarna funkcija jedne promenljive (koordinate z):

    U = U(z) = mg z

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Dinamika materijalne ta£ke

    Primeri konzervativnih sila

    Funkcija U = U(z) = mgz o£igledno pretstavlja potencijal silegravitacije, jer jedina koordinata sile ~G = −mg~k moºe da seizrazi kao negativni gradijent funkcije U :

    Z = −dUdz

    odn. ~G = −gradU = −mg~k

    Rotor sile ~G je dat sa

    rot ~G = ~∇× ~G =

    ∣∣∣∣∣∣~ı ~ ~k∂∂x

    ∂∂y

    ∂∂z

    0 0 −mg

    ∣∣∣∣∣∣ = {0, 0, 0}Prema tome, sile ~G je konzervativna

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Dinamika materijalne ta£ke

    Primeri konzervativnih sila

    Vertikalna koordinata z se meri sa smerom na gore od povr²ineZemlje, koja se posmatra kao prostor sa �nultim potencijalom�(z = 0)

    Funkcija U(z) = mgz pretstavlja tada potencijalnu energiju

    sile gravitacije

    Materijalna ta£ka (ili telo) na ve¢oj visini ima ve¢upotencijalnu energiju od tela na manjoj visini

    Potencijalna energija je energija poloºaja

    Akumulaciono jezero gravitacione brane ima velikupotencijalnu energiju (velika masa na velikoj visini u odnosu nadno brane)

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Sila u elasti£noj opruzi je konzervativna

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Dinamika materijalne ta£ke

    Primeri konzervativnih sila - sila u elasti£noj opruzi

    Sila u elasti£noj opruzi je de�nisana sa

    - pravcem opruge- koe�cijentom krutosti k- duºinom u nenapregnutom stanju

    Smer sile u opruzi je takav da teºi da vrati oprugu unenapregnuto stanje - sila u opruzi je restituciona sila

    Koe�cijent krutosti elasti£ne opruge (ili samo krutost opruge)je sila koja je potrebna da izvr²i jedini£no pomeranje opruge uodnosu na nenapregnutu duºinu

    Krutost opruge se izraºava u jedinicama [Sila/Duºina], naprimer [kN/m], [MN/m] i sl.

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Dinamika materijalne ta£ke

    Primeri konzervativnih sila - sila u elasti£noj opruzi

    Sila u elasti£noj opruzi ima intenzitet koji je proporcionalan sapomeranjem u odnosu na nenapregnutu duºinu (sa izduºenjemili sabijanjem)

    Smer je uvek takav da teºi da vrati oprugu u nenapregnutostanje

    Ako je intenzitet sile linearno proporcionalan sa pomeranjem,onda je opruga linearno elasti£na

    Koe�cijent krutosti opruge je koe�cijent proporcionalnostiizmeu sile i duºine (u odnosu na nenapregnuto stanje)

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Dinamika materijalne ta£ke

    Primeri konzervativnih sila - sila u elasti£noj opruzi

    Intenzitet linearno elasti£ne opruge je dat sa

    Fop = k x

    gde je k krutost, a x promena duºine u odnosu nanenapregnuto stanje

    Ako se koordinata x u pravcu opruge meri od nenapregnuteduºine opruge, u izabranom smeru, obi£no u smeru izduºenjaopruge, onda je vektor sile u opruzi dat sa

    ~Fop = −k x~ı

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Rad sile u opruzi

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Sadrºaj

    1 Dinamika ta£keDrugi Njutnov zakonZakon o promeni koli£ine kretanjaZakon o promeni momenta koli£ine kretanja

    2 Zakon o promeni kineti£ke energijeKineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

  • Dinamika ta£keZakon o promeni kineti£ke energije

    Kineti£ka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o odrºanju mehani£ke energije

    Dinamika materijalne ta£ke

    Zakon o odrºanju mehani£ke energije

    Zakon o promeni kineti£ke energije (za bilo kakve sile):

    dT = dA ⇒ T2 − T1 = A1−2

    Za konzervativne sile vaºi:

    dA = −dU ⇒ A1−2 = U1 − U2

    Zakon o promeni kineti£ke energije (za konzervativne sile):

    dT = dA = −dU ⇒ dT + dU = 0 ⇒ T + U = const

    Ukupna mehani£ka energija konzervativnog sistema jekonstantna

    R.Mandi¢, S.ori¢ Tehni£ka mehanika 2

    Dinamika tackeDrugi Njutnov zakonZakon o promeni kolicine kretanjaZakon o promeni momenta kolicine kretanja

    Zakon o promeni kineticke energijeKineticka energija i elementarni radKonzervativne sileZakon o održanju mehanicke energije