Mechanika techniczna
Informacje ogólne
Kod przedmiotu: | WMTSXWSJ-MT-22 |
Kod Erasmus / ISCED: | (brak danych) / (brak danych) |
Nazwa przedmiotu: | Mechanika techniczna |
Jednostka: | Wydział Mechatroniki, Uzbrojenia i Lotnictwa |
Grupy: | |
Punkty ECTS i inne: |
7.00
|
Język prowadzenia: | polski |
Forma studiów: | stacjonarne |
Rodzaj studiów: | jednolite magisterskie |
Rodzaj przedmiotu: | obowiązkowy |
Forma zajęć liczba godzin/rygor: | W 34/E, C 34/+; razem: 68 godz., 7 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 trygonome-trycznych, 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 rozwią-zywania prostych równań różniczkowych zwyczajnych; Fizyka 1 / Znajomość podstawowych pojęć mechaniki: siła, moment siły, praca, moc, energia potencjalna, energia kinetyczna, prędkość, przyspie-szenie, znajomość podstawowych praw zachowania, znajomość prawa powszechnego ciążenia, znajomość praw dynamiki Newtona, znajomość jednostek miar wielkości mechanicznych w układzie SI. |
Programy: | III semestr /Inżynieria bezpieczeństwa/ wszystkie specjalności |
Autor: | 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 / 40 6. Samodzielne przygotowanie do laboratoriów / 0 7. Samodzielne przygotowanie do ćwiczeń / 45 8. Samodzielne przygotowanie do seminarium / 0 9. Realizacja projektu / 0 10. Udział w konsultacjach / 35 11. Przygotowanie do egzaminu / 20 12. Przygotowanie do zaliczenia / 0 13. Udział w egzaminie / 2 Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 210 godz./ 7 ECTS. Zajęcia z udziałem nauczycieli (1+2+3+4+9+10+13): 105 godz./3,5 ECTS. Zajęcia powiązane z działalnością naukową: 180 godz./6 ECTS |
Skrócony opis: |
Statyka obejmuje pojęcia i zasady statyki, zagadnienia redukcji układów sił i warunków równowagi, prawa tarcia oraz sposoby obliczania środków ciężkości. Wytrzymałość materiałów zawiera podstawowe pojęcia wytrzymałości materiałów, zagadnienia rozciągania, ściskania, zginania, skręcania i wyboczenia, charakterystykę wielowymiarowego stanu naprężenia, obliczenia ugięć belek i kratownic płaskich.Kinematyka obejmuje pod-stawowe pojęcia i określenia kinematyki, kinematykę punktu, ruch ciała sztywnego, ruch złożony punktu, ruch płaski oraz ruch kulisty ciała sztywnego.Dynamika zawiera podstawowe pojęcia i określenia dynamiki, dynamikę punktu i układu punktów materialnych, dynamikę ruchu obrotowego oraz ruchu płaskiego ciała sztywnego.Elementy mechaniki analitycznej obejmuje opis modelu dynamiki obiektu rzeczywistego oraz definicje specjalnych elementów odkształcalnych o własnościach liniowych.Wprowadza rozszerzoną klasyfikacje więzów, definicje ogólnego równania dynamiki oraz r. Lagrange’a. |
Pełny opis: |
Wykłady / metoda werbalno-wizualna, z wykorzystaniem nowoczesnych technik multimedialnych. Podanie treści do samodzielnego studiowania w celu utrwalenia wiedzy określonej efektami W1, W2. 1. Wiadomości wstępne: Omówienie wymagań dydaktycznych przedmiotu (2 godz.) Mechanika, jej rola i podział. Modelowanie w mechanice. Rys historyczny mechaniki. 2. Pojęcia i zasady podstawowe mechaniki (2 godz.) Prawa Newtona. Aksjomaty w mechanice. Równoważne układy sił. Stopnie swobody więzy i ich reakcje. Siły zewnętrzne i wewnętrzne. Redukcja dowolnego układu sił do jednej siły i jednej pary sił. 3. Warunki równowagi dowolnego układu sił (2 godz.) Cel statyki. Warunki równowagi układu sił. Przestrzenny dowolny układ sił. Szczególne przypadki układu sił. Zastępcze warunki równowagi. Układy statycznie wyznaczalne. Metody graficzne w mechanice. 4. Tarcie w układach płaskich (1 godz.) Siły oporu tarcia. Tarcie posuwiste (ślizgowe). Tarcie statyczne i kinematyczne. Tarcie cięgien. Tarcie toczenia, opór toczenia. 5. Środki ciężkości i środki masy (2 godz.) Środek sił równoległych. Środki cięż-kości brył elementarnych. Środki ciężkości – linii materialnej, po-wierzchni, bryły. Środek masy. Środek geometryczny. 6. Kratownice (2 godz.) Rodzaje kratownic, założenia upraszczające, metody rozwiązania (analityczne, wykreślne). 7. Podstawy wytrzymałości materiałów (1 godz.) Idealizacja - obiekt rzeczywisty, model obliczeniowy. Siły zewnętrzne i wewnętrzne w prętach. Nazewnictwo sił wewnętrznych i podstawowych przypadków obciążeń. Pojęcie naprężenia w punkcie. 8. Rozciąganie (ściskanie) prętów (1 godz.) Podstawowe założenia i zależności. Warunek wytrzymałościowy na rozciąganie (ściskanie). Zasada de Saint- Venanta. 9. Analiza stanu naprężenia i odkształcenia (1 godz.) Uogólnione prawo Hooke’a: Definicje przemieszczeń i odkształceń. Naprężenia dopuszczalne. Moduł Younga i liczba Poissona. Stan naprężenia i odkształcenia. Związek między odkształceniami, a naprężeniami - uogólnione prawo Hooke'a. 10. Skręcanie prętów (1 godz.) Podstawowe założenia. Opis odkształceń pręta kołowego. Wyznaczenie naprężeń maksymalnych i kąta skręcenia. Warunek wytrzymałościowy i sztywnościowy dla skręcania. 11. Zginanie prętów (2 godz.) Klasyfikacja zagadnień. Siła tnąca, moment gnący. Zależność pomiędzy siłą tnącą i momentem gnącym. Wykresy siły tnącej i momentu gnącego. Analiza odkształceń i naprężeń w pręcie zginanym. Warunek wytrzymałościowy na zginanie. Równanie różniczkowe linii ugięcia pręta. 12. Ścinanie (1 godz.) Podstawowe założenia. Ścinanie techniczne. Rzeczywisty rozkład naprężeń w pręcie ścinanym - wzór Żurawskiego. Warunek wytrzymałościowy na ścinanie. 13. Wyboczenie prętów (1 godz.) Podstawowe przypadki wyboczenia prętów. Wyznaczanie siły krytycznej - wzór Eulera. Naprężenia krytyczne. Smukłość pręta. Granice stosowalności wzoru Eulera. 14. Hipotezy wytrzymałościowe (2 godz.) Istota hipotezy wytężenia materiału. Pojęcie naprężeń zredukowanych. Hipoteza Hubera-Misesa-Hencky'ego (HMH). Hipoteza Coulomba. Przykłady wytrzymałości złożonej. 15. Metody energetyczne (1 godz.) Układy liniowo-sprężyste. Pojęcie energii od-kształcenia. Energia sprężysta dla prostych przypadków obciążenia. Twierdzenie Castigliano. Układy statycznie niewyznaczalne. Twierdzenie Menabrei. 16. Kinematyka punktu (1 godz.) Opis ruchu za pomocą wektora wodzącego, opis ruchu we współrzędnych prostokątnych, opis ruchu we współrzędnych naturalnych, opis ruchu we współrzędnych biegunowych. 17. Kinematyka bryły (1 godz.) Ruch postępowy, obrotowy, płaski, dowolny. 18. Kinematyka ruchu złożonego punktu (1 godz.) Prędkość i przyśpieszenie punktu w ruchu złożonym, przyśpieszenie Coriolisa. 19. Dynamika punktu materialnego (1 godz.) Równanie różniczkowe ruchu, typy zagadnień w dynamice, zasady dynamiki punktu materialnego, potencjalne pole sił. 20. Dynamika układu punktów materialnych (2 godz.) Równanie ruchu, twierdzenie o ruchu środka masy, kręt (moment pędu) układu punktów materialnych, energia kinetyczna układu punktów materialnych. 21. Geometria mas (2 godz.) Masowe momenty bezwładności, masowe momenty bezwładności przy transformacji układu współrzędnych, główne i centralne masowe momenty bezwładności. 22. Dynamika bryły (1 godz.) Ruch postępowy, obrotowy, płaski, kulisty, dowolny. 23. Układ mechaniczny jako model dynamiki obiektu rzeczywistego. (1 godz.) Podstawowe zależności dynamiki dla obiektu rzeczywistego 24. Elementy mechaniki analitycznej. (2 godz.) Definicja równania Lagrange’a. ____________________________________________________ Ćwiczenia / metoda werbalno-praktyczna, polegająca na grupowym i indywidualnym rozwiązywaniu zadań w celu utrwalenia wiedzy określonej efektami W1, W2 oraz opanowania umiejętności U1, U2. 1. Redukcja i równowaga płaskiego układu sił zbieżnych (2 godz.) Metoda geometryczna i analityczna dla wybranych przypadków. 2. Wyznaczanie i rozwiązywanie równań równowagi płaskiego i przestrzennego dowolnego układu sił. (2 godz.) Metoda analityczna dla wybranych przypadków. 3. Wyznaczanie położenia środków ciężkości (2 godz.) Obliczenia dla złożonych figur płaskich metodą podziału na powierzchnie elementarne (sumowanie lub odejmowanie) oraz położenia środków ciężkości elementarnych figur płaskich, linii oraz brył metodą całkowania. 4. Wyznaczanie reakcji i sił w prętach ramy płaskiej (2 godz.) Obliczenia metodą analityczną i oraz wybraną metodą graficzną. 5. Wyznaczanie rozkładu sił wewnętrznych i obliczenia wytrzymałościowe pręta rozciąganego (ściskanego) o stałym i zmiennym przekroju. (2 godz.) Obliczenia metodą analityczną. 6. Wyznaczanie rozkładu sił wewnętrznych, obliczenia wytrzymałościowe i sztywnościowe pręta skręcanego. (2 godz.) Obliczenia metodą analityczną. 7. Wyznaczanie rozkładu sił tnących i momentów gnących w belce zginanej. (2 godz.) Obliczenia metodą analityczną. 8. Obliczenia wytrzymałościowe belki zginanej. Określanie przekrojów niebezpiecznych. (2 godz.) Obliczenia metodą analityczną. 9. Obliczenia wytrzymałościowe pręta ścinanego wg teorii ścinania technicznego oraz z zastosowaniem wzoru Żurawskiego. (2 godz.) Obliczenia metodą analityczną. 10. Wyznaczanie siły krytycznej i naprężeń krytycznych w przypadku wyboczenia pręta dla różnych sposobów podparcia. (2 godz.) Obliczenia metodą analityczną. 11. Rozwiązanie równań ruchu punktu materialnego dla różnych form ruchu. (3 godz.) Obliczenia we współrzędnych prostokątnych i naturalnych. 12. Analiza ruchu mechanizmów płaskich. (3 godz.) Obliczenia metodą chwilowego środka obrotu i metodą superpozycji. 13. Przykłady analizy dynamiki punktu materialnego (pierwsze i drugie zadanie dynamiki). (2 godz.) Wybrane przypadki analitycznie wyznaczalne. 14. Wyznaczanie masowego momentu bezwładności bryły. Przykłady analizy dynamiki bryły. (2 godz.) Obliczenia metodą analityczną. 15. Wyprowadzenie równania ruchu dla prostego układu mechanicznego (2 godz.) Obliczenia w których element odkształcalny jest przedstawiony za pomocą modelu: a) Kelvina-Voigta, b) Maxwella, c) Standard I; Napisać równanie różniczkowe ruchu wahadła matematycznego o masie m i długości l. Zadanie rozwiązać korzystając z: a) zasady d’Alamberta, b) równania Lagrange’a . 16. Zastosowanie metody Ritza w technicznej teorii belek pryzma-tycznych. (2 godz.) Przypadek beli podpartej dwupunktowo. |
Literatura: |
Podstawowa: • 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. Uzupełniająca: • 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 materiałów, tom 1,WNT, 1997. • Misiak J.: Mechanika techniczna – kinematyka i dynamika, tom 2, WNT, 1997. • Jakubowicz A., Orłoś Z.: Wytrzymałość materiałów, WNT, Warszawa 1972. |
Efekty uczenia się: |
Symbol i nr efektu przedmiotu / efekt uczenia się / odniesienie do efektu kierunkowego: W1 / ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę z zakresu mechaniki technicznej (statyka, wytrzymałość materiałów, kinematyka, dynamika) oraz podstaw mechaniki analitycznej. / K_W08 W2 / Ma szczegółową wiedzę z zakresu obliczeń statycznych i dynamicznych układów mechanicznych metodami analitycznymi. / K_W08 U1 / Potrafi dokonać analizy obciążenia konstrukcji siłami i momentami sił oraz ułożyć równania równowagi sił i momentów. Potrafi opisać geometrę ruchu oraz ułożyć równania opisujące ruch obiektów traktowanych jako punkt materialny lub bryła sztywna. Rozumie i potrafi objaśnić model dynamiki obiektu rzeczywistego w tym pojęcia: model matematyczny, zmienne modelu, parametry modelu, model ciągły, model dyskretny. / K_U16 U2 / Potrafi wykonać obliczenia wytrzymałościowe prostych elementów konstrukcji na rozciąganie, ściskanie, zginanie, ścinanie, skręcanie i wyboczenie. Potrafi wykonać pomiary podstawowych własności wytrzymałościowych materiału. Rozumie i potrafi objaśnić: kinematykę punktu i układu punktów materialnych, przemieszczenia możliwe i wirtualne (przygotowane), rodzaje więzów w tym więzy idealne, ogólne równanie dynamiki układu punktów materialnych, współrzędne niezależne i uogólnione, równania Lagrange’a I i II rodzaju. / K_U16 |
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. 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. Osiągnięcie efektów W1, W2, - sprawdzane jest w trakcie egzaminu, odpowiedzi na ćwiczeniach audytoryjnych i na kolokwiach oraz przy zaliczeniu tych ćwiczeń, jak również przy okazji sprawdzania umiejętności U1 oraz U2. Ocena za osiągnięcie tych efektów jest przyznawana łącznie za osiągnięcie umiejętności U1 i U2. Osiągnięcie efektów U1, U2 - 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 wykorzystane 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) |
Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2024/2025" (w trakcie)
Okres: | 2024-10-01 - 2025-02-28 |
Przejdź do planu
PN WT ŚR CZ PT |
Typ zajęć: |
Ćwiczenia, 34 godzin
Wykład, 34 godzin
|
|
Koordynatorzy: | Rafał Kieszek | |
Prowadzący grup: | Rafał Kieszek, Łukasz Omen, Sławomir Stępień | |
Lista studentów: | (nie masz dostępu) | |
Zaliczenie: |
Przedmiot -
Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę Wykład - Egzamin |
Właścicielem praw autorskich jest Wojskowa Akademia Techniczna.