Mechanika III (dynamika)

Garant: Sivčák Michal

Přednášející: Sivčák Michal

Fakulta: Strojní

Úvod

Předmět Dynamika je vrcholem studia tzv. techniché mechaniky, resp. mechaniky tuhých těles. Zabývá se zkoumáním vztahů mezi silami působícími na fyzikální objekty (hmotné body, soustavy hmotných bodů, tělesa, soustavy těles) a jejich pohybem. Protože pohyb je základní vlastností strojů a síly, včetně dynamických, se zásadním způsobem promítají do jejich užitných vlastností, je dynamika základní inženýrskou disciplínou, která se uplatňuje při návrzích všech druhů pracovních a dopravních strojů a mechanismů.

V předmětu Dynamika zúročí studenti svoje znalosti z předmětů Statika a Kinematika, protože řada principů, metod a postupů je ve všech těchto předmětech shodná nebo podobná.

Dynamika je také královstvím matematiky. Je proto žádoucí, aby si studenti Dynamiku zapisovali, až když mají jistotu, že příslušné partie matematiky zvládají. Požadují se dostatečné znalosti z algebry (rovnice, soustavy rovnic, lineární, nelineární), trigonometrie, vektorového a maticového počtu, matematické analýzy (funkce jedné a více proměnných, derivace, integrály) a obyčejných diferenciálních rovnic a jejich soustav.

Na druhé straně nelze se studiem Dynamiky příliš otálet, protože v průběhu dalšího studia navazuje na Dynamiku celá řada dalších předmětů a to jak ještě v základním studiu tak ve studiu oborovém.

Anotace

  • Dynamika jako věda o silách a pohybu fyzikálních objektů.

  • Newtonovy zákony.

  • d´Alembertův princip.

  • Dynamika hmotného bodu a soustav hmotných bodů: pohybové rovnice a pohybové věty, zákony zachování hybnosti, momentu hybnosti a mechanické energie.

  • Pohyb hmotného bodu s proměnnou hmotností.

  • Základy teorie rázu.

  • Hmotové charakteristiky tělesa.

  • Dynamika posuvného, rotačního a obecného rovinného pohybu tělesa: pohybové rovnice a pohybové věty, zákony zachování hybnosti, momentu hybnosti a mechanické energie.

  • Dynamika soustav těles.

  • Dynamika mechanismů.

  • Kmitání objektů s jedním stupněm volnosti.

Sylabus

  1. Dynamika jako věda o silách a pohybu fyzikálních objektů.
  2. Newtonovy zákony. d´Alembertův princip.
  3. Dynamika hmotného bodu a soustav hmotných bodů.
  4. Pohybové rovnice a pohybové věty, zákony zachování hybnosti, momentu hybnosti a mechanické energie.
  5. Pohyb hmotného bodu s proměnnou hmotností.
  6. Základy teorie rázu.
  7. Hmotové charakteristiky tělesa.
  8. Dynamika posuvného, rotačního a obecného rovinného pohybu tělesa.
  9. Pohybové rovnice a pohybové věty.
  10. Zákony zachování hybnosti, momentu hybnosti a mechanické energie.
  11. Dynamika soustav těles.
  12. Dynamika mechanismů.
  13. Kmitání objektů s jedním stupněm volnosti.

Přednášky doc. Šíra on-line

Dynamika 1

  • 00:00 Dynamika
  • 01:20 Newtonovy zákony
  • 05:08 1. základní úloha
  • 06:41 2. základní úloha
  • 09:15 Dynamika hmotného bodu
  • 09:25 Pohybová rovnice - Newtonova
  • 11:30 Pohybová rovnice D'Alembertova
  • 16:02 Souřadnicové systémy
  • 32:35 Příklad 1: 1. základní úloha
  • 50:30 Příklad 2: 2. základní úloha
  • 01:11:15 Dynamické věty hmotného bodu
  • 01:12:52 Věta o změně hybnosti
  • 01:18:47 Zákon zachování hybnosti
  • 01:27:08 Příklad

Dynamika 2

  • 00:00 Věta o změně hybnosti hmotného bodu
  • 13:17 Zákon zachování momentu hybnosti hmotného bodu
  • 22:58 Příklad
  • 36:36 Věta o změně kinetické energie hmotného bodu
  • 47:17 Příklad
  • 54:00 Silové pole, potenciál, potenciální energie
  • 01:06:45 Zákon zachování mechanické energie
  • 01:20:21 Příklad 1
  • 01:29:45 Příklad 2

Dynamika 3

  • 00:00 Dynamika soustavy hmotných bodů
  • 09:59 Metoda individuálních pohybových rovnic
  • 16:33 Příklad
  • 56:54 Pohybové rovnice pro těžiště soustavy hmotných bodů
  • 01:09:09 Věta o změně hybnosti soustavy hmotných bodů
  • 01:20:12 Věta o změně momentu hybnosti s.h.b.
  • 01:40:50 Příklad
  • 01:46:11 Věta o změně kinetické energie soustavy hmotných bodů
  • 01:58:49 Zákon zachování mechanické energie v s.h.b.
  • 02:06:45 Příklady

Dynamika 4

  • 00:00 Aplikace dynamických vět
  • 18:37 Příklad 1
  • 28:29 Příklad 2
  • 55:11 Centrální ráz hmotných bodů
  • 01:36:30 Příklad

Dynamika 5

  • 00:00 Hmotové charakteristiky tělesa
  • 04:19 Hmotová charakteristika nultého řádu
  • 05:47 Hmotové charakteristiky prvního řádu
  • 11:24 Hmotové charakteristiky druhého řádu
  • 12:11 Momenty setrvačnosti
  • 21:21 Deviační momenty
  • 24:26 Matice setrvačnosti
  • 30:22 Moment setrvačnosti k obecné ose
  • 44:30 Změna souřadnicového systému
  • 01:13:07 Kvadratické momenty symetrických těles
  • 01:21:36 Centrální kvadratické momenty
  • 01:24:16 Praktický výpočet kvadratických momentů
  • 01:41:43 Hmotové charakteristiky složených těles

Dynamika 6

  • 00:00 Dynamika tělesa
  • 00:33 Dynamika posuvného pohybu tělesa
  • 20:13 Pohybové rovnice tělesa s posuvným pohybem
  • 25:06 Dynamika rotačního pohybu tělesa
  • 59:21 Newtonovy pohybové rovnice rotačního pohybu tělesa
  • 01:00:59 D'Alembertovy pohybové rovnice rotačního poh. tělesa
  • 01:16:07 Dynamika rotace ve 2D
  • 01:45:38 Kinetická energie rotujícího tělesa

Dynamika 7

  • 00:00 Ráz rotujících těles
  • 20:36 Vyvažování rotujících těles
  • 53:45 Dynamika obecného rovinného pohybu
  • 01:16:22 Newtonovy rovnice obecného rovinného pohybu
  • 01:18:13 D'Alembertovy rovnice obecného rovinného pohybu
  • 01:33:23 Kinetická energie obecného rovinného pohybu

Dynamika 8

  • 00:00 Obecný rovinný pohyb - příklad 1
  • 45:22 Obecný rovinný pohyb - příklad 1
  • 01:13:00 Vnitřní dynamické silové účinky
  • 01:33:06 Příklad

Dynamika 9

  • 00:00 Dynamika soustav těles
  • 01:21 Uvolňovací metoda
  • 05:14 Typy vazeb
  • 36:49 Příklad
  • 01:33:21 Redukční metoda

Dynamika 10

  • 00:00 Redukce na rotační člen
  • 11:17 Jednotný zápis redukční metody
  • 15:29 Příklad: Paralelogram
  • 51:54 Základy kmitání
  • 53:07 Pružiny
  • 01:03:59 Řazení pružin
  • 01:10:44 Lineární tlumič

Dynamika 11

  • 00:00 Přímočaré volné tlumené kmitání hmotného bodu
  • 20:37 Podkritické tlumení
  • 41:54 Kritické tlumení
  • 49:39 Nadkritické tlumení
  • 55:19 Netlumené kmitání
  • 01:00:01 Přímočaré vynucené tlumené kmitání hmotného bodu
  • 01:42:16 Kinematické buzení

Přednášky z dynamiky na YouTube.

Literatura

  1. BRADSKÝ, Z., VRZALA, R.: Mechanika III - Dynamika. Skripta VŠST, Liberec, 1986.
  2. BRADSKÝ, Z., VRZALA, R.: Mechanika III - Příklady z dynamiky. Skripta VŠST, Liberec, 1987.
  3. JULIŠ, K., BREPTA, R.: Mechanika II. díl - Dynamika. Technický průvodce, SNTL Praha, 1987.
  4. Příklady ke cvičením pro týdny 2. až 14. viz Přílohy
  5. Přednášky z dynamiky na DVD
  6. E-learning KMP, Dynamika
  7. Příklady KMP
  8. TKMOST

Další informace o předmětu naleznete v systému STAG.

Přílohy

Podmínky

Zápočty

Prezenční studium: Na cvičení se řeší příklady vystavené jako řešené na webu katedry. Studenti jsou voláni k tabuli a jejich vystoupení se hodnotí kladně (*) nebo záporně (.). Dvakrát za semestr se píše test - jeden příklad z probírané látky. Podmínkou udělení zápočtu je získání čtyř kladných hodnocení, přičemž se započítává výsledek vstupního testu a složená zkouška z podmiňujícího předmětu, viz pravidla pro udělování zápočtů.

Kombinované studium: Zápočet se uděluje za úspěšné absolvování zápočtového testu, který se koná vždy před zkouškou. Obsahem testu je jeden z příkladů ke cvičením. Případný neúspěch v testu omlouvá studenta ze zkoušky týž den, je-li přihlášen.

Zkoušky

Zkouší se sytémem ONPA(V)R

  • O - zkouška je Otevřená pro všechny typy studia: prezenční, kombinované, cizinci
  • N - počet zkoušených na jeden termín je Neomezený (až na technickou hranici danou kapacitními možnostmi katedry)
  • P - zkouška je jen Písemná
  • A - zkouška je Anonymní: student vystupuje jen pod svým IČ, neví, kdo jeho práci hodnotí a naopak
  • V - po zkoušce následuje Výklad zkoušených problémů - nyní pozastaveno
  • R - student má možnost Reklamovat výsledek zkoušky v určené době.

Ke každé zkoušce si student přinese zkouškový protokol - dvojlist A4 (resp. list A3 přeložený napůl), nadepsaný uprostřed přední strany názvem předmětu. Protokol nebude obsahovat žádnou indetifikaci studenta, tj. nebude tam jméno, podpis ani číslo indexu! Ukázka zkouškového protokolu na tomto odkazu.

Připojte se na Facebooku

Prváci, už víte, kde od pondělí probíhá vaše...  Prváci, první semestr startuje. A vy do něj...  Čtvrtý ročník Ceny Průmyslové rady Fakulty... Letošní Dies Academicus přinesl jednu velkou...  Ještě než začne nový semestr, zastavili se u... Máme tu 4. ročník soutěže o Cenu průmyslové...