Mechanika techniczna

stacjonarne

I stopnia

obowiązkowy

semestr III: W 34/x, C 34/+; razem: 68 godz., 6 pkt ECTS

Matematyka 1, 2, 3 / Umiejętność przekształcania wyrażeń zawierających funkcje potęgowe, funkcje trygonometryczne, funkcję wykładniczą i logaryt-my, umiejętność rozwiązywania równań algebraicznych i trygonometrycznych, znajomość pojęcia wektora, jego reprezentacji i działań na wektorach, znajo-mość podstaw rachunku macierzowego, znajomość pojęcia pochodnej zwy-czajnej i cząstkowej, umiejętność wyznaczania pochodnej funkcji, umiejęt-ność 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, przyspiesze-nie, znajomość podstawowych praw zachowania, znajomość prawa po-wszechnego ciążenia, znajomość praw dynamiki Newtona, znajomość jedno-stek miar wielkości mechanicznych w układzie SI

semestr trzeci / mechatronika / wszystkie specjalności

Radosław Trębiński

1. Udział w wykładach / 34 godz.

2. Udział w laboratoriach / 0 godz.

3. Udział w ćwiczeniach / 34 godz.

4. Udział w seminariach / 0 godz.

5. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów / 20 godz.

6. Samodzielne przygotowanie do laboratoriów / 0 godz.

7. Samodzielne przygotowanie do ćwiczeń / 54 godz.

8. Samodzielne przygotowanie do seminarium / 0 godz.

9. Realizacja projektu / 0 godz.

10. Udział w konsultacjach / 20 godz.

11. Przygotowanie do egzaminu / 15 godz.

12. Przygotowanie do zaliczenia / 0 godz.

13. Udział w egzaminie / 2 godz.

Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 179 / 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

Przedmiot Mechanika przygotowuje studentów do projektowania prostych konstrukcji i mechanizmów.

Studenci:

• zapoznają się z metodami wyprowadzania równań równowagi konstrukcji, których elementy traktowane są jako ciała sztywne,

• zapoznają się z podstawami wytrzymałości materiałów, w tym z pojęciami odkształcenia, naprężenia, stanu odkształcenia, wytężenia materiału, od-kształcenia plastycznego, granicy plastyczności i wytrzymałości materiału, współczynnika bezpieczeństwa,

• zapoznają się ze sposobem opisu przestrzennego ruchu obiektów material-nych traktowanych jako punkt materialny albo bryła sztywna,

• nabywają umiejętności układania równań ruchu na podstawie znajomości sił działających na obiekt materialny,

• zapoznają się z metodami analizy właściwości dynamicznych sztywnych układów mechanicznych o jednym i wielu stopniach swobody,

• zapoznają się z podstawami teorii drgań układów mechanicznych,

• nabywają umiejętności analizy drgań układów mechanicznych.

Wykład/ Wykłady ilustrowane prezentacjami komputerowymi Power Point w celu dostarczenia wiedzy określonej efektami W1, W2

Tematy wykładów/ liczba godzin

1. Pojęcia i zasady mechaniki / 2

Podstawowe pojęcia mechaniki. Zasady statyki. Więzy i ich reakcje.

2. Płaski układ sił / 2

Siły zbieżne na płaszczyźnie. Para sił. Dowolny płaski układ sił. Równania równowagi. Analiza statyczna belek, ram i kratownic. Zagadnienia statycznie wyznaczalne i statycznie niewyznaczalne. Tarcie.

3. Przestrzenny układ sił / 3

Siły zbieżne w przestrzeni. Moment siły względem osi. Dowolny przestrzen-ny układ sił. Równania równowagi. Analiza statyczna konstrukcji przestrzen-nych. Środek ciężkości.

4. Podstawy wytrzymałości materiałów / 3

Definicje przemieszczeń i odkształceń. Liczba Poissona. Pojęcie napręże-nia. Stan naprężenia i stan odkształcenia. Związek pomiędzy naprężeniami i odkształceniami - uogólnione prawo Hooke'a. Moduł Younga.

5. Rozciąganie i ściskanie / 2

Statyczna próba rozciągania i ściskania. Naprężenia dopuszczalne. Przy-kłady obliczeń konstrukcji na rozciąganie i ściskanie. Naprężenia w ścian-kach zbiorników cienkościennych.

6. Ścinanie /1

Podstawowe założenia. Ścinanie technologiczne. Naprężenie dopuszczalne przy ścinaniu. Przykłady obliczeń na ścinanie połączenia sworzniowego, połączenia nitowego i spoiny pachwinowej.

7. Skręcanie /1

Moment skręcający. Wyznaczenie naprężeń maksymalnych i kąta skręcenia. Warunek wytrzymałościowy i sztywnościowy dla skręcania.

8. Zginanie / 2

Moment zginający i siła tnąca. Analityczny sposób wyznaczania momentów zginających i sił tnących. Analiza odkształceń i naprężeń w pręcie zginanym. Momenty statyczne i momenty bezwładności figur płaskich. Warunek wy-trzymałości na zginanie. Przykłady obliczeń wytrzymałościowych belki zgi-nanej.

9. Wyboczenie / 2

Wyboczenie sprężyste. Wyboczenie niesprężyste. Wyznaczania siły kry-tycznej - wzór Eulera. Naprężenia krytyczne. Smukłość pręta. Wyznaczanie siły krytycznej i naprężeń krytycznych dla różnych sposobów podparcia.

10. Hipotezy wytężenia materiału / 2

Istota hipotezy wytężenia materiału. Pojęcie naprężeń zredukowanych. Hipo-teza Hubera-Mizesa. Hipoteza Coulomba-Tresci. Przykłady wytrzymałości złożonej.

11. Kinematyka punktu materialnego / 3

Opis ruchu punktu. Składanie ruchów. Równania ruchu punktu. Prędkość i przyspieszenie. Hodograf prędkości. Prędkość i przyspieszenie w ruchu względnym. Przyspieszenie Coriolisa.

12. Kinematyka bryły / 2

Stopnie swobody ciała sztywnego. Rodzaje ruchów bryły sztywnej. Opis ruchu bryły sztywnej.

13. Dynamika punktu materialnego / 2

Zasada d'Alemberta. Dynamiczne równania ruchu. Przykłady analizy dyna-miki punktu materialnego. Pęd. Impuls siły. Moment pędu. Praca. Energia mechaniczna. Moc.

14. Dynamika układu punktów materialnych i bryły sztywnej / 2

Środek masy układu punktów materialnych i bryły sztywnej. Twierdzenie o ruchu środka masy. Masowy moment bezwładności.

15. Kinematyka i dynamika sztywnych układów mechanicznych/ 2

Nieswobodne układy materialne. Klasyfikacja więzów. Mechanizmy płaskie.

16. Drgania układów mechanicznych/ 2

Równanie drgań swobodnych układu o jednym stopniu swobody. Drgania tłumione. Drgania wymuszone. Zjawisko rezonansu. Drgania układu nieli-niowego. Drgania układu o wielu stopniach swobody.

Ćwiczenia/ Ćwiczenia audytoryjne polegające na grupowym rozwiązywaniu zadań w celu opanowania umiejętności określonych efektami U1, U2 i U3

Tematy ćwiczeń/ liczba godzin

1. Wyznaczanie reakcji belki/ 2

2. Wyznaczanie sił w prętach kratownic płaskich/ 2

3. Wyznaczanie sił w prętach kratownic przestrzennych/ 2

4. Wyznaczanie reakcji ramy płaskiej. Wyznaczanie reakcji ramy przestrzen-nej/ 2

5. Rozciąganie i ściskanie/ 2

6. Ścinanie/ 2

7. Skręcanie/ 2

8. Zginanie/ 2

9. Wyboczenie/ 2

10. Kinematyka punktu materialnego/ 2

11. Kinematyka bryły/ 4

12. Dynamika punktu materialnego/ 4

13. Dynamika bryły sztywnej/ 2

14. Kinematyka i dynamika sztywnych układów mechanicznych /2

15. Drgania układów mechanicznych / 2

podstawowa:

1. Jerzy Leyko, Mechanika ogólna. T. 1. Statyka i kinematyka, PWN, War-szawa 1996 (też inne wydania).

2. Jerzy Leyko, Mechanika ogólna. T. 2. Dynamika, PWN, Warszawa 1996 (też inne wydania).

3. Józef Kubik, Janusz Mielniczuk, Arnold Wilczyński, Mechanika technicz-na, PWN, Warszawa 1980.

4. Jan Misiak, Mechanika techniczna. T.1. Statyka i wytrzymałość materia-łów, WNT, Warszawa 1996 (też inne wydania).

5. Jan Misiak, Mechanika techniczna. T.2. Kinematyka i dynamika, WNT, Warszawa 1996 (też inne wydania).

6. Z.Dżygadło, S.Kaliski, Drgania i fale. Cz.1. Drgania układów dyskret-nych. WAT, Warszawa, 1981.

uzupełniająca:

1. Marian Klasztorny, Tadeusz Niezgoda, Mechanika ogólna : podstawy teoretyczne, zadania z rozwiązaniami, Ofic. Wydaw. Politechniki Warszaw-skiej, Warszawa 2006.

2. Michał Edward Niezgodziński, Tadeusz Niezgodziński, Wytrzymałość materiałów, PWN, Warszawa 1998 (też inne wydania).

Symbol i nr efektu przedmiotu / efekt uczenia się / odniesienie do efektu kie-runkowego

W1/ Ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę z zakresu statyki i wytrzymałości materiałów/ K_W04

W2/ Ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę z zakresu kine-matyki i dynamiki/ K_W04

U1/ Potrafi dokonać analizy obciążenia konstrukcji siłami i momentami sił oraz ułożyć równania równowagi sił i momentów/ K_U08, K_U10

U2/ Potrafi wykonać obliczenia wytrzymałościowe prostych elementów kon-strukcji na rozciąganie, ściskanie, ścinanie, zginanie, skręcanie i wyboczenie/ K_U08, K_U10

U3/ Potrafi ułożyć równania opisujące ruch obiektów traktowanych jako punkt materialny lub bryła sztywna/ K_U08, K_U10

Przedmiot zaliczany jest na podstawie: egzaminu i zaliczenia ćwiczeń.

Ćwiczenia zaliczane są na podstawie: odpowiedzi w trakcie ćwiczeń i wyni-ków kolokwiów. Zaliczenie ćwiczeń jest warunkiem dopuszczenia do egza-minu.

Egzamin prowadzony jest w formie pisemnej. Obejmuje rozwiązanie trzech zadań z zakresu materiału przerobionego na ćwiczeniach. Każde z zadań zawiera szereg poleceń. Wykonanie każdego polecenia jest oceniane w skali (w nawiasie podana jest liczba punktów ujemnych): + (-0), ++/- (-0,25), +/- (-0,5), +/-- (-0,75), - (-1). Ocena za zadanie obliczana jest poprzez odjęcie sumy punktów ujemnych od oceny 5. Ocena ta nie może być mniejsza od 3 (dla jednego zadania dopuszczalna jest ocena 2,5).

Efekt W1 sprawdzany jest na kolokwiach i egzaminie pisemnym, przy okazji sprawdzania umiejętności U1, U2. Ocena za osiągnięcie tego efektu jest przyznawana łącznie za osiągnięcie umiejętności U1 i U2.

Efekt W2 sprawdzany jest na kolokwiach i egzaminie pisemnym, przy okazji sprawdzania umiejętności U3. Ocena za osiągnięcie tego efektu jest przy-znawana łącznie za osiągnięcie umiejętności U3.

Efekt U1 sprawdzany jest w trakcie odpowiedzi na ćwiczeniach rachunko-wych, na kolokwium i egzaminie pisemnym.

Efekt U2 sprawdzany jest na ćwiczeniach rachunkowych, na kolokwium i egzaminie pisemnym

Efekt U3 sprawdzany jest w trakcie odpowiedzi na ćwiczeniach rachunko-wych, na kolokwium i egzaminie pisemnym

nie dotyczy