Wojskowa Akademia Techniczna - Centralny System Uwierzytelniania
Strona główna

Engineering Mechanics

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: WMTLYCSI-EM
Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Engineering Mechanics
Jednostka: Wydział Mechatroniki, Uzbrojenia i Lotnictwa
Grupy:
Punkty ECTS i inne: (brak) Podstawowe informacje o zasadach przyporządkowania punktów ECTS:
  • roczny wymiar godzinowy nakładu pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się dla danego etapu studiów wynosi 1500-1800 h, co odpowiada 60 ECTS;
  • tygodniowy wymiar godzinowy nakładu pracy studenta wynosi 45 h;
  • 1 punkt ECTS odpowiada 25-30 godzinom pracy studenta potrzebnej do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się;
  • tygodniowy nakład pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się pozwala uzyskać 1,5 ECTS;
  • nakład pracy potrzebny do zaliczenia przedmiotu, któremu przypisano 3 ECTS, stanowi 10% semestralnego obciążenia studenta.

zobacz reguły punktacji
Język prowadzenia: angielski
Forma studiów:

stacjonarne

Rodzaj studiów:

I stopnia

Rodzaj przedmiotu:

obowiązkowy

Forma zajęć liczba godzin/rygor:

W 34/E, C 34/+; razem: 68 godz., 6 pkt ECTS

Przedmioty wprowadzające:

Matematyka 1, 2 / Umiejętność przekształcania wyrażeń zawierających funkcje potęgowe, funkcje trygonometryczne, funkcję wykładniczą i loga-rytmy, umiejętność rozwiązywania równań algebraicznych i trygonometrycznych, znajomość pojęcia wektora, jego reprezentacji i działań na wek-torach, znajomość podstaw rachunku macierzowego, znajomość pojęcia pochodnej zwyczajnej i cząstkowej, umiejętność wyznaczania pochodnej funkcji, umiejętność wyznaczania całki oznaczonej, umiejętność rozwiązywania prostych równań różniczkowych zwyczajnych;

Fizyka 1 / Znajomość podstawowych pojęć mechaniki: siła, moment siły, praca, moc, energia potencjalna, energia kinetyczna, prędkość, przyspieszenie, znajomość podstawowych praw zachowania, znajomość prawa powszechnego ciążenia, znajomość praw dynamiki Newtona, znajomość jednostek miar wielkości mechanicznych w układzie SI.

Programy:

III semestr /Aeronautics and Astronautics/ wszystkie specjalności

Autor:

dr inż. Rafał KIESZEK

dr inż. Łukasz OMEN

Bilans ECTS:

aktywność / obciążenie studenta w godz.:

1. Udział w wykładach / 34

2. Udział w laboratoriach / 0

3. Udział w ćwiczeniach / 34

4. Udział w seminariach / 0

5. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów / 25

6. Samodzielne przygotowanie do laboratoriów / 0

7. Samodzielne przygotowanie do ćwiczeń / 35

8. Samodzielne przygotowanie do seminarium / 0

9. Realizacja projektu / 0

10. Udział w konsultacjach / 20

11. Przygotowanie do egzaminu / 30

12. Przygotowanie do zaliczenia / 0

13. Udział w egzaminie / 2

Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 180 godz./ 6 ECTS.

Zajęcia z udziałem nauczycieli (1+2+3+4+9+10+13): 90 godz./3 ECTS.

Zajęcia powiązane z działalnością naukową: 150 godz./5 ECTS


Skrócony opis:

The subject consists of five parts. Part I - Statics includes the concepts and principles of statics, issues of reduction of force systems and equilibrium conditions, the laws of friction and centers of gravity. Part II - Strength of Materials includes basic concepts of strength of materials, issues of tension, compression, bending, torsion and buckling, characteristics of multidimensional stress state, calculations of deflections of beams and plane trusses. Part III - Kinematics covers the basic concepts and terms of kinematics, kinematics of a point, complex motion of a point, planar motion and spherical motion of a rigid body. Part IV - Dynamics includes basic concepts and terms of dynamics, dynamics of a point and material points, dynamics of rotational and planar motion of a rigid body. Part V - Elements of Analytical Mechanics includes a description of the dynamics model of a real object and definitions of special deformable elements with linear properties.

Pełny opis:

Lectures / verbal-visual method, using modern multimedia techniques. Providing content for independent study to consolidate the knowledge specified by the effects W1, W2, W3, W4, W5, W6.

1. Introduction: discussion of the didactic requirements of the subject (2 hrs.)

Mechanics, its role and classification. Modeling in mechanics. Historical outline of mechanics.

2. Concepts and basic principles of mechanics (2 hrs.)

Newton's laws. Axioms in mechanics. Equivalent systems of forces. Degrees of freedom bonds and their reactions. External and internal forces. Reduction of any system of forces to one force and one pair of forces.

3. Equilibrium conditions of any system of forces (2 hrs.)

The aim of statics. Equilibrium conditions of a force system. Spatial arbitrary system of forces. Special cases of a system of forces. Substitute equilibrium conditions. Statically determinable systems. Graphical methods in mechanics.

4. Friction in planar systems (1 hr.)

Frictional drag forces. Positive (sliding) friction. Static and kinematic friction. Friction of tendons. Rolling friction, rolling resistance.

5. Centers of gravity and centers of mass (2 hrs.)

The center of parallel forces. The centers of gravity of elementary solids. Centers of gravity - material line, surface, solid. The center of mass. The geometric center.

6. Trusses (2 hrs.)

Types of trusses, simplifying assumptions, solution methods (analytical, graphical).

7. Fundamentals of strength of materials (1 hr.)

Idealization - real object, computational model. External and internal forces in bars. Nomenclature of internal forces and basic load cases. The concept of stress at a point.

8. Tension (compression) of bars (1 hr.)

Basic assumptions and relationships. Tensile (compression) strength condition. de Saint- Venant’s.principle.

9. Stress-strain analysis (1 hr.)

Generalized Hooke's law: Definitions of displacements and deformations. Allowable stresses. Young's modulus and Poisson's number. State of stress and strain. Relationship between deformations and stresses - generalized Hooke's law.

10. Twisting of rods (1 hr.)

Basic assumptions. Description of the deformation of a circular bar. Determination of maximum stresses and angle of torsion. Strength and rigidity condition for torsion.

11. Rod bending (2 hrs.)

Classification of issues. Cutting force, bending moment. Relationship between cutting force and bending moment. Diagrams of cutting force and bending moment. Analysis of deformations and stresses in a bending bar. Bending strength condition. Differential equation of the deflection line of the bar.

12. Shearing (1 hr.)

Fundamentals. Technical shear. Actual stress distribution in a shear bar - Zurawski's formula. Shear strength condition.

13. Buckling of bars (1 hr.)

Basic cases of buckling of bars. Determination of the critical force - Euler's formula. Critical stresses. Slenderness of the rod. Limits of applicability of Euler's formula.

14. Strength hypotheses (2 hrs.)

The essence of the hypothesis of material strain. The concept of reduced stresses. Huber-Mises-Hencky (HMH) hypothesis. Coulomb hypothesis. Examples of complex strength.

15. Energy methods (1 hr.)

Linear-elastic systems. The concept of deformation energy. Elastic energy for simple load cases. Castigliano's theorem. Statically indeterminate systems. Menabrei's theorem.

16. Kinematics of a point (1 hr.)

Description of motion using the leading vector, description of motion in rectangular coordinates, description of motion in natural coordinates, description of motion in polar coordinates.

17. Kinematics of the rigid body. (1 hr.)

Progressive, rotary, flat, arbitrary motion.

18. Kinematics of motion of a complex point (1 hr.).

Velocity and acceleration of a point in complex motion, Coriolis acceleration.

19. Dynamics of a material point (1 hr.)

Differential equation of motion, types of issues in dynamics, principles of dynamics of a material point, potential force field.

20. Dynamics of a system of material points (2 hrs.)

Equation of motion, center of mass theorem, spin (angular momentum) of a system of material points, kinetic energy of a system of material points.

21. Geometry of masses (2 hrs.)

Mass moments of inertia, mass moments of inertia under coordinate system transformation, principal and central mass moments of inertia.

22. Dynamics of rigid body (1 hr.)

Progressive, rotational, planar, spherical, arbitrary motion.

23. Mechanical system as a model of the dynamics of a real object (1 hr.)

Basic dynamics relations for a real object

24. Elements of analytical mechanics. (2 hrs.)

Definition of Lagrange's equation.

__________________________________________________________

Exercises / verbal-practical method, consisting of group and individual task solving to consolidate the knowledge specified by the effects W1, W2, W3, W4, W5, W6 and master the skills U1, U2, U3.

1. Reduction and equilibrium of a planar convergent force system. (2 hr)

Geometric and analytical method for selected cases.

2. Determination and solution of equilibrium equations of planar and spatial arbitrary system of forces. (2 hrs.)

Analytical method for selected cases.

3. Determination of the position of the centers of gravity (2 hrs).

Calculations for complex plane figures by the method of division into elementary surfaces (summation or subtraction) and the position of centers of gravity of elementary plane figures, lines and solids by the method of integration.

4. Determination of reactions and forces in rods of a plane frame. (2 hrs.)

Calculations by analytical method and selected graphical method.

5. Determination of the distribution of internal forces and strength calculations of a tensile (compression) bar of constant and variable cross-section. (2 hrs.)

Calculations by analytical method.

6. Determination of the distribution of internal forces, strength and stiffness calculations of a torsion bar. (2 hrs.)

Calculations by the analytical method.

7. Determination of the distribution of shear forces and bending moments in a bent beam. (2 hrs.)

Calculations by analytical method.

8. Strength calculations of a flexural beam. Determination of dangerous -sections. (2 hrs.)

Calculations by analytical method.

9. Strength calculations of a shear bar according to the theory of technical shear and using the Zurawski formula. (2 hrs.)

Calculations by analytical method.

10. Determination of the critical force and critical stress in the case of buckling of the bar for different modes of support. (2 hrs.)

Calculations by analytical method.

11. Solving the equations of motion of a material point for different forms of motion. (3 hrs.)

Calculations in rectangular and natural coordinates.

12. Analysis of motion of plane mechanisms. (3 hrs.)

Calculations by the instantaneous center of rotation method and the superposition method.

13. Examples of analysis of the dynamics of a material point (first and second task of dynamics). (2 hrs.)

Selected analytically determinable cases.

14. Determination of the mass moment of inertia of a rigid body. Examples of analysis of the dynamics of a rigid body. (2 hrs.)

Calculations by analytical method.

15. Derivation of the equation of motion for a simple mechanical system. (2 hrs.)

Calculations in which the deformable element is represented by the model: a) Kelvin-Voigt, b) Maxwell, c) Standard I; Na-write the differential equation of motion of a mathematical pendulum with mass m and length l. Solve the task using: a) d'Alambert's principle, b) Lagrange's equation .

16. Application of the Ritz method in the technical theory of prismatic beams. (2 hrs.)

The case of a bale supported by two points.

Literatura:

Podstawowa:

• Hibbler R. C.: Engineering Mechanics Statics: in SI Units. Prenti-ce Hall, 2007.

• Hibbeler R. C.: Engineering mechanics: dynamics. Pearson Edu-cación, 2004.

• Siddiquee A. N., Khan Z. A., Goel P.: Engineering mechanics: problems and solutions. Cambridge University Press, 2018.

• Kleppner D., Kolenkow R.: An introduction to mechanics. Cam-bridge University Press, 2014.

• Beer F. P., Johnston E. R., DeWolf J. T., Mazurek D.: Statics and Mechanics of Materials. McGraw-Hill Education 2010.

• Den Hartog J. P.: Strength of materials. Courier Corporation. 2012

Uzupełniająca:

• Timoshenko S.: Strength of materials. 1930

• Wittbrodt E.: Mechanika ogólna, teoria i zadania. Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Gdańsk 2010.

• Brzoska Z.: Wytrzymałość materiałów, PWN, Warszawa 1979.

• Koruba Z., Osiecki J. W.: Elementy mechaniki zaawansowanej. Politechnika Świętokrzyska, Kielce 2007.

• Leyko J.: Mechanika ogólna - statyka i kinematyka, tom 1, PWN, 1997.

• Leyko J.: Mechanika ogólna - dynamika, tom 2, PWN, 1997.

• Misiak J.: Mechanika techniczna - statyka i wytrzymałość mate-riałów, tom 1,WNT, 1997.

• Misiak J.: Mechanika techniczna – kinematyka i dynamika, tom 2, WNT, 1997.

• Jakubowicz A., Orłoś Z.: Wytrzymałość materiałów, WNT, War-szawa 1972.

Efekty uczenia się:

Symbol i nr efektu przedmiotu / efekt uczenia się / odniesienie do efektu kierunkowego:

W1 / has knowledge of mathematics, encompassing algebra, elements of matrix calculus, mathematical analysis, including problems of differential and integral calculus of functions of many variables, elements of ordinary and partial differential equations, probability theory and elements of applied mathematics/ K_W01

W2 / has knowledge of physics, encompassing mechanics/ K_W02

W3 / has well-structured and theoretically grounded knowledge of general mechanics. / K_W06

W4 / has well-structured and theoretically grounded knowledge of the basics of machine design and strength of materials / K_W07

W5 / has well-structured and theoretically grounded knowledge of the structural problems of machines and processes leading to failures of mechanical objects / K_W09

W6 / has advanced knowledge of the selected facts about objects and phenomena and concerning the methods and theories which explain the complex interrelationships among them, constituting the basic general knowledge within the disciplines of mechanics and mechanical engineering / K_W19

U1 / is able to obtain information from literature, databases and other sources, can integrate acquired information. / K_U01

U2 / Is able to self-educate, including with a view to improving professional competence. / K_U04

U3 / Is able to determine basic parameters in an analytical manner and formulate simple mathematical models to simulate aircraft components / K_U07

Metody i kryteria oceniania:

Przedmiot zaliczany jest na podstawie: egzaminu.

Ćwiczenia zaliczane są na podstawie: zaliczenia z oceną;

Egzamin jest przeprowadzany w formie pisemnej (w trakcie sesji egzaminacyjnej), składa się z 5 pytań otwartych lub zastępczo z 20 pytań zamkniętych obejmujących efekty uczenia W1, W2, W3, W4, W5, W6.

Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest zaliczenie ćwiczeń audytoryjnych na ocenę pozytywną.

Zaliczenie ćwiczeń audytoryjnych na ocenę odbywa się na podstawie średniej z pozytywnych ocen otrzymanych z przygotowania i wykonania ćwiczeń audytoryjnych oraz sprawdzianu pisemnego weryfikującego osiągnięte efekty U2 i U3.

Osiągnięcie efektów W1, W2, W3, W4, W5, W6 - sprawdzane jest w trakcie egzaminu, odpowiedzi na ćwiczeniach audytoryjnych i na kolokwiach oraz przy zaliczeniu tych ćwiczeń, jak również przy okazji spraw-dzania umiejętności U1, U2 oraz U3. Ocena za osiągnięcie tych efektów jest przyznawana łącznie za osiągnięcie umiejętności U1, U2 i U3.

Osiągnięcie efektów U1, U2, U3 - sprawdzane jest w trakcie odpowiedzi ustnych i pisemnych na ćwiczeniach audytoryjnych, a także pośrednio przy ocenie pytań egzaminacyjnych.

Podczas realizacji wykładów i ćwiczeń audytoryjnych mogą zostać wyko-rzystane metody i techniki kształcenia na odległość.

Podczas realizacji wykładów i ćwiczeń audytoryjnych przekazywane będą podstawowa terminologia angielska z tematyki przedmiotu.

Dopuszcza się możliwość zaliczenia wykładów i ćwiczeń w formie zdalnej.

Wynik egzaminu oceniany jest w systemie punktowym (PKT) jako średnia z ocen za poszczególne pytania egzaminacyjne, tj.

Ocenę bardzo dobrą otrzymuje student, który otrzymał ……..(4,55< PKT ≤ 5,00)

Ocenę dobrą plus otrzymuje student, który otrzymał………...(4,10 < PKT ≤ 4,55)

Ocenę dobrą otrzymuje student, który otrzymał………………(3,65 < PKT ≤ 4,10)

Ocenę dostateczną plus otrzymuje student, który otrzymał...(3,20 < PKT ≤ 3,65)

Ocenę dostateczną otrzymuje student, który otrzymał……....(2,75 < PKT ≤ 3,20)

Ocenę niedostateczną otrzymuje student, który nie spełnia przedstawionych powyżej wymogów, tj. …………………………………….......….(2,00 ≤ PKT ≤ 2,75)

Praktyki zawodowe:

nie dotyczy

Przedmiot nie jest oferowany w żadnym z aktualnych cykli dydaktycznych.
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Wojskowa Akademia Techniczna.
ul. gen. Sylwestra Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa 46 tel: +48 261 839 000 https://www.wojsko-polskie.pl/wat/ kontakt deklaracja dostępności mapa serwisu USOSweb 7.1.0.0-9 (2024-12-18)