Παρουσίαση/Προβολή
ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ - ΔΥΝΑΜΙΚΗ (Γ΄ Μηχανικών) (ΧΕΙΜΕΡΙΝΟ)
(TOM6100) - ΑΝΑΠΛΗΡΩΤΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Α. ΤΣΑΠΑΛΗΣ
Περιγραφή Μαθήματος
Σκοπός του Μαθήματος "Θεωρητική Μηχανική - Δυναμική"
Αντικείμενο: ΚΙΝΗΜΑΤΙΚΗ-ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΥΛΙΚΟΥ ΣΗΜΕΙΟΥ ΚΑΙ ΑΠΟΛΥΤΑ ΣΤΕΡΕΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ
Οι σπουδαστές να κατανοήσουν πλήρως βασικές έννοιες της Κινηματικής, τους νόμους και τις αρχές της Δυναμικής για υλικό σημείο, υλικό σύστημα και ειδικότερα για απόλυτα στερεό σώμα. Να εξοικειωθούν με τις διαφορικές εξισώσεις της Δυναμικής σε διάφορα συστήματα συντεταγμένων και να επιλύσουν σχετικά προβλήματα - εφαρμογές όπως η βολή στο κενό και στον αέρα, η κίνηση δορυφόρων και η μελέτη συστημάτων μεταβλητής μάζας μέσω της αρχής ώθησης – ορμής συμπεριλαμβανομένης της κίνησης πυραύλου. Επιπλέον επιλύουν πρακτικές εφαρμογές υπολογισμού αδρανειακών δυνάμεων σε τμήματα μηχανισμών. Θα εξοικειωθούν με τον υπολογισμό των ροπών αδράνειας στερεού σώματος. Θα μελετήσουν την κινηματική μηχανισμών και τον υπολογισμό των ταχυτήτων και επιταχύνσεων σε τμήματα χαρακτηριστικών μηχανικών διατάξεων που συναντώνται σε πάσης φύσεως μηχανές. Θα μελετήσουν τους νόμους της Δυναμικής απόλυτα στερεού σώματος με εφαρμογή σε χαρακτηριστικά τμήματα μηχανών εσωτερικής καύσης. Επίσης θα κατανοήσουν τα διάφορα είδη μηχανικών ταλαντώσεων και θα γνωρίσουν την μέθοδο Lagrange στην μηχανική σωμάτων. Σε όλα τα θέματα θα επιλύσουν προβλήματα και θα εξοικειωθούν με την λογική εξέταση των αποτελεσμάτων. Με τις παραπάνω γνώσεις οι σπουδαστές θα αποκτήσουν το αναγκαίο υπόβαθρο Δυναμικής για εφαρμοσμένα – τεχνολογικά γνωστικά αντικείμενα επιστημών Μηχανικού.
Η Θεωρητική Μηχανική-Δυναμική διδάσκεται 4 ώρες/εβδομάδα στο Χειμερινό εξάμηνο του Γ' έτους Μηχανικών.
Το μάθημα είναι εξαμηνιαίο με Α.Ο.Β. 100 και κατώτατο προβιβάσιμο βαθμό 50.
Ημερομηνία δημιουργίας
Δευτέρα 7 Φεβρουαρίου 2011
-
Συμπληρωματικά Στοιχεία
Η Θεωρητική Μηχανική-Δυναμική διδάσκεται 4 ώρες/εβδομάδα στο Χειμερινό εξάμηνο του Γ' έτους Μηχανικών.
Το μάθημα είναι εξαμηνιαίο με Α.Ο.Β. 100 και κατώτατο προβιβάσιμο βαθμό 50.
Περιεχόμενο Μαθήματος
1. Κινηματική του Υλικού Σημείου
Ταχύτητα – Επιτάχυνση. Επιτάχυνση σε φυσικές συντεταγμένες, μελέτη χαρακτηριστικών τροχιάς, ακτίνα καμπυλότητας. Ελικοειδής κίνηση. Η επίπεδη κίνηση σε πολικές συντεταγμένες, γενικοί τύποι. Σχεδίαση τροχιάς και κινηματικών μεγεθών υπό κλίμακα. Εφαρμογές – Ασκήσεις.
4 ώρες εκ των οποίων εργαστηριακές: 0
2. Δυναμική του Υλικού Σημείου
Ο νόμος της Δυναμικής του Νεύτωνα. Εξισώσεις κινήσεως υλικού σημείου - Καρτεσιανές συντεταγμένες - Φυσικές συντεταγμένες - Πολικές συντεταγμένες. Η κίνηση βλήματος στο κενό - Παραβολή ασφαλείας. Η κίνηση βλήματος στον αέρα. Η αρχή D’Alembert για υλικό σημείο. Υπολογισμός αδρανειακών δυνάμεων σε τμήματα μηχανών (διωστήρας-στρόφαλος). Ορμή υλικού σημείου, θεώρημα της ορμής. Ώθηση, αρχή ώθησης και ορμής. Στροφορμή, θεώρημα στροφορμής. Κεντρική κίνηση. Κίνηση υλικού σημείου σε Νευτώνειο πεδίο. Δορυφόροι - Οι νόμοι του Κέπλερ. Θεώρημα μεταβολής της κινητικής ενέργειας για υλικό σημείο. Εφαρμογές – Ασκήσεις.
14 ώρες εκ των οποίων εργαστηριακές: 0
3. Δυναμική Υλικών Συστημάτων
Υλικό σύστημα - Κέντρο μάζας υλικού συστήματος. Θεώρημα ορμής για υλικό σύστημα. Θεώρημα κίνησης του κέντρου μάζας. Θεώρημα μεταβολής κινητικής ενέργειας για υλικό σύστημα. Θεώρημα του Konig. Θεώρημα στροφορμής για υλικό σύστημα. Αρχή ώθησης και ορμής για υλικό σύστημα. Εφαρμογές σε συστήματα μεταβλητής μάζας (φόρτωσης/εκφόρτωσης). Κίνηση πυραύλου - αρχή της προώθησης. Ασκήσεις.
8 ώρες εκ των οποίων εργαστηριακές: 0
4. Ροπές Αδράνειας Στερεών Σωμάτων
Ροπή αδράνειας ως προς άξονα - Ακτίνα αδράνειας. Πολική ροπή αδράνειας - Γινόμενο αδράνειας. Τανυστής αδράνειας , Κύριο σύστημα αξόνων, κύριες ροπές αδράνειας, κεντρικό σύστημα αδράνειας. Θεώρημα παραλλήλων αξόνων (Steiner). Υπολογισμός των ροπών αδράνειας διαφόρων απλών και σύνθετων σωμάτων. Εφαρμογές – Ασκήσεις.
5 ώρες εκ των οποίων εργαστηριακές: 0
5. Κινηματική του Στερεού Σώματος (Επίπεδη)
Είδη επίπεδης κίνησης. Μεταφορική κίνηση. Περιστροφή περί σταθερό άξονα - Περιστροφή επίπεδης τομής. Γενική επίπεδη κίνηση - Θεώρημα προβολών ταχυτήτων - Στιγμιαίο κέντρο περιστροφής - Κινητή και σταθερή πολική τροχιά. Επιτάχυνση στη γενική επίπεδη κίνηση. Εφαρμογές – Ασκήσεις σε μηχανισμούς που απαντώνται σε αρθρωτά συστήματα, εμβολοφόρα και μηχανές εσωτερικής καύσεως.
6 ώρες εκ των οποίων εργαστηριακές: 0
6. Δυναμική του Στερεού Σώματος (Επίπεδη)
Στροφορμή στερεού σώματος - Κινητική ενέργεια στερεού σώματος. Εξισώσεις Δυναμική στερεού
σώματος. Ειδικές περιπτώσεις, ευθύγραμμη μεταφορά, καμπυλόγραμμη μεταφορά. Περιστροφή περί σταθερό άξονα, κέντρο κρούσεως. Η Αρχή D’Alembert σε προβλήματα δυναμικής στερεού σώματος. Εφαρμογές – Ασκήσεις.
6 ώρες εκ των οποίων εργαστηριακές: 0
7. Μηχανικές Ταλαντώσεις
Ελεύθερες ταλαντώσεις χωρίς απόσβεση. Απλό εκκρεμές - Σύνθετο εκκρεμές . Εξαναγκασμένες
ταλαντώσεις χωρίς απόσβεση. Ελεύθερες ταλαντώσεις με απόσβεση. Εξαναγκασμένες ταλαντώσεις με απόσβεση, Ηλεκτρικά ανάλογα. Εφαρμογές – Ασκήσεις.
5 ώρες εκ των οποίων εργαστηριακές: 0
8. Μέθοδος Lagrange
Γενικευμένες συντεταγμένες – Βαθμοί ελευθερίας κινήσεως. Εξισώσεις Lagrange. Εφαρμογές σε
προβλήματα Μηχανικής. Ασκήσεις.
4 ώρες εκ των οποίων εργαστηριακές: 0
Βοηθήματα
Εκπαιδευτικά Εγχειρίδια Μαθήματος
1. Φ. Κατσαμάνη - Α. Τσάπαλη, "Θεωρητική Μηχανική: Κινηματική - Δυναμική".
2. Beer F. and Johnston, "Δυναμική", ελληνική μετάφραση (εκδόσεις Φούντα)
Τρόποι αξιολόγησης / εξέτασης
1. Τελική Γραπτή Εξέταση Μαθήματος (1/2 του Τελικού Βαθμού)
2. Προφορικός Βαθμός Μαθήματος (1/2 του Τελικού Βαθμού) ο οποίος γνωστοποιείται με τη λήξη των μαθημάτων και προκύπτει από:
α. Δύο πρόχειρα διαγωνίσματα κατά τη διάρκεια του εξαμήνου (65%).
β. Παραδοτέες εργασίες - λύση επιλεγμένων ασκήσεων με το πέρας κάθε κεφαλαίου διδακτέας ύλης (20%).
γ. Γενική δραστηριότητα- συμμετοχή του Ν. Δοκίμου στην τάξη (15%).