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determinare ω per cui la configurazione è stabile

la configurazione è stabile per

  • sen ψ ≠ 0
  • ω 2 > 3/2 k/m

z1 = l/2 cos ψ

z2 = l cos ψ - l/2 cos ψ = l/2 cos ψ

XB = l sen ψ

Up = -mg z1 - mg z2

= -mg l/2 cos ψ + mg l/2 cos ψ = 0

UK = 1/2 k (XB)2 = 1/2 k l2 sen2 ψ

Uc = 1/2 1/2 ω2 d2 Σ 1/3 m l2

= Uc = 1/2 I ω2, I = ml2

Uc = 1/2 Σ 1/3 m l2 sen ψ il3/(3 l)

- 1/2 m ω2 sen ϕ z1 IL

Utot = -{m l ω2 sen ψ - k l2 sen ψ

Utot(de) = {sen ψ/2 m l2 ω2 cos ψ - k l2 cos ψ} = 0

{cos ψ/1/3 ml2 ω2 - k l2} = 0

{sen ψ cos ψ (2 ml2 ω2 k l2)} = 0

sen ψ cos ψ = 0

ω2 = 3/2 ke K

Utot = cos ψ = 0 π/2, 3 π/2

Utot π/2 = 3/2 ω2 ml2 + K k2 = 0

ω2 - 3/2 k m

tot (π/2) = 2/3 ml ω2 - ke K

ω2 - 3/2 m > k e

Utot 3/2 π = 3/2 l ω2 - ke K

ω2 - 3/2 k m > 0

AB = l

BC = 3l

Determinate w t. c. n. ha configurazione stabile

Uk = 1/2 k xA2

= 1/2 k xC2

Uc = 1/2 ω2ρ ds (s senφ)2 + ∫ 1/2 ω2ρ ds′ (s senφ)2 =

= ∫ 1/2 ω2ρ sen2φ s3/30 + ∫ 1/2 ω2ρ sen2φ s′3/3l =

= 1/6 ω2ρ sen2φ + 4/3 ω2ρ sen2φ l3 =

= 5/6 ω2ρ sen2φ l3 - 3 ω2 sen2φ ml2/2

Up = -mg z1 + l 1/2 mg z2, z1 = l/2 cosφ, z2 = -l cosφ

Up = -mg 2 cosφ + mg l cosφ - l/2 mg cosφ

Utot = 1/2 k l2 sen2φ - 1/2 k 4 l2 sen2φ + 3 ω2 sen2φ ml2 + 3 l mg cosφ/2

dUtot/dφ = -1/2 kl2senφ cosφ - 2 kl2senφ cosφ + 3/2 ω2senφ cosφ ml2 - 3/2 l mg senφ

senφ (5 k2l2 + 3 ω2cosφ ml2 - 3 mg)/2 = 0 ⇒ senφ = 0 = φ = 0

⇒ φ = π

cosφ (-5 k2 l2 + 3 ω2m l2)/2 + 3/2 l mg

cosφ = -3/10 k2l2subg/9 + 6 ω2m l = -3 m g/10k l2 + 6 ω2m l

asta - l, m

corpo - P, m

Ua = m g za

Ua = m g l cos ψ

za = - l2 cos ψ

Up = m g zo

Up = m g l cos ψ

zo = - l cos ψ

Ucp = 12 m ω2 r2 sen2 ψ

Uca = 12 ω2 ρ sen ψ dsi = ...

Utot = m g l cos ψ ...

... = 32 m g l cos ψ + 23 m ω2 l2 sen ψ cos ψ

... sen ψ = ...

cos ψ = 98 ω2 > 1

cos θ = ...

U(0) = ...

Determinare ω tale che la configurazione di equilibrio è stabile.

Molle collegate in serie ⇒ \( \frac{1}{K_{eq}} = \frac{1}{K_1} + \frac{1}{K_2} \), ma \( K_1 = K_2 \) ⇒ \( \frac{1}{K_{eq}} = \frac{2}{K} \)

\( U_k = \frac{1}{2} K \frac{X^2}{4} \) \( X = 2\ell \sin \varphi \)

⇒ \( U_k = \frac{1}{4} K 4 \ell^2 \sin^2 \varphi \)

\( U_A = -mg \cdot 2o \) \( 2o = \frac{\ell}{2} \sin \varphi \)

\( U_c = \frac{1}{2} \int^1_0 ω^2 \rho d s \int^s_0 \rho (\ell \sin \varphi + s \sin \varphi )^2= \)

\( = \frac{ω^2}{2} \rho \ell \sin^2 \varphi \frac{\ell^3}{3} \cdot \frac{3}{2} \int^1_0 ω^2 d s \rho (\ell^2 \sin^2 \varphi + 3s \sin^2 \varphi + 2 \ell \sin \varphi s \sin \varphi ) = \)

\(= \frac{1}{2} ω \rho \ell \sin \varphi \ell^2 + \frac{1}{4} ω^2 \rho \ell \sin \varphi + \frac{1}{3} ω^2 \rho \ell \sin \varphi \ell^2 =\)

\(= \frac{2}{3} ω m \cdot \sin \varphi (\ell \sin \varphi X) + \frac{\ell^2}{3} \sin \varphi + 2 \int s \sin \varphi \frac{\ell^2}{2} =\)

\(= \frac{ω}{2} m \ell \sin \varphi \frac{\ell^2}{3} - \frac{ω m \ell \ell \sin \varphi}{4} + \frac{\omega^2 m}{2} \varphi \ell \frac{\ell^2}{3} = \)

\(= \frac{3}{6} ω m \ell \sin \varphi + \frac{1}{2} ω m \ell \sin \varphi + \frac{1}{4} ω m \ell \sin \varphi \frac{\ell^2}{3} =\)

\(= \frac{1}{3} ω \ell \sin \varphi \ell \ell + ω \cdot m \ell \sin \varphi \ell \)

\(- ω \sin \varphi \cdot m \ell \ell + \frac{\ell \cdot m \ell \sin \varphi \right = \frac{4}{3} m ω^2 \ell \sin \varphi \)

\(U_{tot} = -k \ell^2 \sin^2 \varphi + m g \ell \sin \varphi + \frac{4}{3} m ω^2 \ell \sin \varphi \ell^2 \)

\( \frac{dU_{tot}}{d\varphi}= -k \ell^2 \cos \varphi \sin \varphi + mg \ell \cos \varphi + \frac{4}{3} m ω^2 \sin^2 \varphi \cos \varphi \ell^2 =\)

\(\cos \varphi (- 2 k \ell^2 \sin \varphi + mg \ell \cos \varphi + \frac{4}{3} m ω^2 2 \sin \varphi \cos \varphi \ell^2) = 0\)

\(\cos \varphi (- 2 k \ell^2 \sin \varphi + mg \ell \cos \varphi + \frac{8}{3} m ω^2 \ell^2) = -mg \ell \)

\(\cdot \sin \varphi = - ( - 2 k \ell^2 \cos \varphi + \frac{8}{3} m ω^2 \ell^2) \)

\(\cos \varphi = 0 = \frac{\pi}{2\cdot \frac{3 \cdot \pi}{2}} \)

\(\cdot \sin \varphi = \frac{mg}{2k \cdot \ell \frac{8}{3} m ω^2 \right ) \cdot > 1 \, ; = 1 \, < 1

Dettagli
Publisher
A.A. 2016-2017
11 pagine
1 download
SSD Scienze matematiche e informatiche MAT/07 Fisica matematica

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher eri13 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Meccanica razionale e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Università degli Studi di Firenze o del prof Di Giorgi Campedelli Vittorio.