Tenta150116
Transcription
Tenta150116
Mekanik, LTH Tentamensskrivning i Mekanik - Dynamik (FMEA30). Fredagen den 16 januari 2015, kl. 14 - 19 Namn(texta):……………………………………………………………………. ÅRSKURS M:…... Personnr:……………………………… Skrivningen består av 5 uppgifter. Kontrollera att alla uppgifterna är med i häftet! Lösningarna till uppgifterna skall renskrivas och redovisas på utrymmet under respektive uppgift. Använd även utrymmet på baksidan av pappret, om det är nödvändigt. Införda storheter och beteckningar skall definieras (och ev. markeras i en tydlig figur). Uppställda ekvationer motiveras. Kraft- och momentekvationer skall motiveras med hjälp av en redovisad friläggning. Räkningarna skall redovisas i den omfattning att de lätt kan följas. Tillåtna hjälpmedel: Utdelad Formelsamling i Mekanik och Tefyma eller motsvarande gymnasieformelsamling samt miniräknare. Sammanställning av skrivresultat: Uppgift Kommentar/bedömning Poäng(0-3) 1 2 3 4 5 Summa Betyg Namn(signatur)…………………………..…………… 1 Leg:…… 1. En plan mekanism, för omvandling av rotationsrörelse till translationsrörelse, består av två länkarmar OA och AB som i A är förbundna via en led. Armen OA är, i sin tur, via en led i O, kopplad till ett fixt fundament. Länkarmen AB är via en led kopplad till en rektangulär kropp C som kan glida längs en fix, rak horisontell styrning. Se figuren! Länkarmen OA har längden r och länkarmen AB har längden L , ( L > r ) Länkarmen OA roterar med den konstanta vinkelhastigheten θ = ω . A C L r θ O B a) Bestäm vinkelhastigheten hos länkarmen AB som funktion av vinkeln θ . (2p) b) Bestäm hastigheten hos kroppen C som funktion av vinkeln θ . (1p) Mekanik- Dynamik för M, 2015-01-16 2 2. En lastbil accelererar i rätlinjig rörelse på en horisontell vägbana. På lastbilens flak befinner sig en rak, homogen och smal stång AB med längden L och massan m . Stången stöder mot bilens hytt i punkten A och mot bilens flak i punkten B med lutningsvinkeln α (0 < α < 90°) . Kontakten mellan stång och hytt är glatt och kontakten mellan stång och flak är sträv med vilofriktionskoefficienten µ s > 0 . Bestäm den största tillåtna accelerationen a hos lastbilen (i framåtriktningen) om stången skall kunna befinna sig i vila relativt lastbilen. (3p) g Tyngdaccelerationen: g = g Mekanik- Dynamik för M, 2015-01-16 3 3. Ändpunkterna på en rak, homogen, smal stång AB, med massan m och längden L kan röra sig friktionsfritt i de horisontella och vertikala spåren enligt figuren. Stångens övre ändpunkt B är förbunden med två förspända, linjärt elastiska fjädrar var och en med fjäderkonstanten k . Stången kan befinna sig i statisk jämvikt då θ =0. B g a) Härled rörelseekvationen för stången uttryckt med koordinaten θ . (2p). b) Bestäm egenvinkelfrekvensen för små svängningar hos stången kring det angivna jämviktsläget. (1p) A Tyngdaccelerationen: g = g Mekanik- Dynamik för M, 2015-01-16 4 4. En rak, homogen smal stång med massan mS och längden 2a är i sin ena ändpunkt upphängd på en fix horisontell axel A. Stången kan rotera friktionsfritt kring axeln. Stången hänger i vila i tyngdkraftfältet då en partikel P , med massan mP , rör sig mot stången med farten vP = u . Partikelns bana bildar rät vinkel med stången och den stöter mot stången i punkten D på avståndet b från A. Stöttalet mellan kula och stång är e . g A a b G a) Bestäm stångens vinkelhastighet omedelbart efter stöten. (2p) b) Bestäm reaktionsimpulsen från axeln på stången i A. (1p) P vP D vD Låt vD beteckna stångens fart i punkten D . Studstalet mellan partikel och stång definieras enligt: e= − vD′ − vP′ vD − vP Tyngdaccelerationen: g = g Mekanik- Dynamik för M, 2015-01-16 5 5. En plan mekanism består av ett svänghjul som är friktionsfritt lagrat på en fix axel genom svänghjulets centrum O. En länkarm AB kopplar svänghjulet till en rektangulär kropp C som kan glida friktionsfritt längs en fix horisontell rak styrning. Länkarmen AB, i form av en smal homogen stång, är, via friktionsfria leder, kopplad till svänghjulet och till kroppen C, respektive. Se figuren! Kroppen C har massan mC . Länkarmen AB har massan mL och längden L . Avståndet mellan punkten A och hjulets centrum O är r , r < L . Hjulet har tröghetsmomentet I med avseende på rotationsaxeln. Hjulet påverkas av det konstanta momentet M . Med begynnelsedata θ (0 ) = 0 och θ(0 ) = 0 , bestäm svänghjulets vinkelhastighet då det roterat totalt n hela varv. (3p) g C A L r B M θ O Ledning: Utnyttja resultaten från Uppgift 1! Mekanik- Dynamik för M, 2015-01-16 6 Mekanik- Dynamik för M, 2015-01-16 7