Mechanika techniczna

stacjonarne

jednolite magisterskie

obowiązkowy

semestr III: W 34/x, C 34/+; razem: 68 godz., 7 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, przyspieszenie, znajomość podstawowych praw zachowania, znajomość prawa po-wszechnego ciążenia, znajomość praw dynamiki Newtona, znajomość jedno-stek miar wielkości mechanicznych w układzie SI.

PROGRAM STUDIÓW

DLA KANDYDATÓW NA OFICERÓW

Kierunek studiów: mechatronika

Poziom studiów: jednolite studia magisterskie

obowiązuje od naboru na rok akademicki 2024/2025

prof. dr hab. inż. 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 / 50 godz.

6. Samodzielne przygotowanie do laboratoriów / 0 godz.

7. Samodzielne przygotowanie do ćwiczeń / 55 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: 210 / 7 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,

• nabywają umiejętności wyznaczania wartości sił działających na elementy konstrukcji, traktowane jako ciała sztywne,

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

• nabywają umiejętności projektowania prostych elementów konstrukcji z punktu widzenia ich wytrzymałości,

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

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

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 / 2

Siły zbieżne w przestrzeni. Moment siły względem osi. Dowolny przestrzenny układ sił. Równania równowagi. Analiza statyczna konstrukcji przestrzennych. Środek ciężkości.

4. Podstawy wytrzymałości materiałów / 4

Definicje przemieszczeń i odkształceń. Liczba Poissona. Pojęcie naprężenia. 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 ściankach 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 / 3

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 / 1

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 / 1

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

11. Kinematyka punktu materialnego / 4

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. Współrzędne uogól-nione. Zasada prac przygotowanych. Siły uogólnione. Ogólne równanie dynamiki analitycznej.

16. Drgania układów mechanicznych/ 3

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, Warszawa 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 techniczna, PWN, Warszawa 1980.

4. Jan Misiak, Mechanika techniczna. T.1. Statyka i wytrzymałość materiałów, 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 dyskretnych. WAT, Warszawa, 1981.

uzupełniająca:

1. Marian Klasztorny, Tadeusz Niezgoda, Mechanika ogólna : podstawy teoretyczne, zadania z rozwiązaniami, Ofic. Wydaw. Politechniki Warszawskiej, 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 wyników kolokwiów. Zaliczenie ćwiczeń jest warunkiem dopuszczenia do egzaminu.

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 rachunkowych, 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 rachunkowych, na kolokwium i egzaminie pisemnym