Lemez hajlítás?
Adott két 10 centiméter széles, 1 méter hosszú lemez azonos anyagból. Mindegyiknek az egyik vége stabilan le van rögzítve. Az egyik lemez 1 mm vastag. A másik pedig 2 mm vastag, de ebbe 1 mm átmérő lyukak vannak belefúrva egyenletes távolságokra egymástól. A furatokkal a lemez súlya a felére csökkent (azaz pont ugyanolyan nehéz mint az 1-es lemez). Ha a másik, le nem rögzített végükre 1-1 100 grammos súlyt helyezünk el, akkor melyik lemez fog jobban "lehajlani"?
Nem tudom érhető-e a kérdés. Ez egy régi fizika feladat volt, csak már nincs meg a papír, így emlékezetből írtam le, lehet hogy nem túl pontosan.
Hogyan kellene ezt kiszámolni? Egyáltalán kell számolni, vagy valami logika alapján már megválaszolható a kérdés?
Köszi a választ. De ennyiből sajnos nem tudok elindulni. Steiner-tételét kellene használnom hozzá?
Itt találtam egy példa feladat levezetést: [link] De nem nagyon értem hogyan tudnék ebből bármit is felhasználni. Téglalap keresztmetszetre a másodrendű nyomaték képlete elvileg Ix=b*h^3/12, ahol b a szélesség, h pedig a magasság. Viszont a feladatban adott lyukacsos lemeznél ezt szerintem nem lehetne használni. Ez a képlet mindig 2 dimenziósként kezeli a testeket. Ha a feladatban lévő két lemezt oldalról nézzük, akkor ugye az egyik kétszer olyan vastag mint a másik, de a másodrendű nyomatéka nem lehet kétszer akkora, hiszen ki van végig furkálva. Ha meg felülről néznénk a lemezeket, akkor meg a vastagsággal nem kell számolni. De lehet rosszul gondolom.
A másik dolog meg az, hogy hogyan kell értelmezni a kapott eredményeket? (Majd ha lesznek...) Amelyiknek nagyobb a másodrendű nyomatéka az hajlana meg kevésbé? Csak mert a mértékegysége elvileg m^4, amiből én semmire nem tudok következtetni. Valamint, hogy ebből akkor lehet számolni tényleges lehajlást? Vagy csak azt lehet kideríteni hogy azonos erőhatások mellett melyik hajlana meg jobban?
Jó a példa. És a képleted is jó. Ritka, hogy vannak még olyan kérdezők, akik hajlandók utánanézni a dolgoknak.
Gondold meg, mit kell beírni b és h helyére a kétféle lemeznél.
1. A tömör lemeznél világos.
2. A perforált lemeznél a h méret dupla lesz, emiatt a másodrendű nyomaték 8-szorosra nőne. Viszont a b méret csökken, ugyanis a furatok átmérőjének megfelelően lineárisan csökken a másodrendű nyomaték. Jelölje a furat átmérőt D, darabszámukat k, ekkor a másodrendű nyomaték az alábbi képlettel számítható:
I=(b-D*k)*h^3/12.
A lehajlás annál a lemeznél nagyobb, ahol a másodrendű nyomaték kisebb. A példában nincs megadva k, ill. az sem, milyen távol vannak a furatok egymástól.
Ha a
b*h^3-(b-D*k)*(2h)^3=0
egyenletet megoldjuk k-ra, akkor megkapjuk, hány furat esetén lesz egyenlő a lehajlás. Tovább számolva h=/=0-ra
b-8*(b-D*k)=0 --> -7b+8*D*k=0
adódik amiből
k=(7/8)*b/D.
a példában b=100 mm, D=1 mm ezért
k=87,5-->88 db.
A fenti számításhoz a következő megjegyzések teendők:
1. El van hanyagolva az önsúly.
2. Fel van téve, hogy a furatok a lemez szélességi méretével párhuzamosan foglalnak helyet.
Az első kritériumból most az jutott eszembe, hogy vissza tudod számítani a furatok számát a teljes lemezben ugyanis az önsúly a lemez térfogatával lesz arányos. Erre kijön majd egy szám, pl legyen ez p.
Utána ezt visszaosztod arányosan, hogy egy sorban hány furat van, és az lesz a k.
Remélem világos.
Fizikához nem értek, de a lyukak számát ki tudom számolni:)
Nem igazán világos, hogy hogy vannak fúrva a lyukak.
Szerintem lemezen a leglogikusabb, ha a legnagyobb felületére vannak fúrva a lyukak (2mm hosszúak), ekkor:
Lyuk keresztmetszet területe: Pi/4
"ÖsszLyukTerület" = 10cm*1m/2
Darabszám = ÖsszLyukterület / lyukkeresztmetszet = 100*1000/2/(Pi/4) = 200000/Pi, kb 63662
Ez lényegesen nagyobb mint az előző válaszoló által megadott limit (amikor "egyenlő a lehajlás")
Ha a 2mm x 1m-es felületén vannak a lyukak, akkor:
"ÖsszLyukTerület" = 2mm*1m/2
Darabszám = ÖsszLyukterület / lyukkeresztmetszet = 2*1000/2/(Pi/4) = 4000/Pi, kb 1273
Hozzá kell tenni, hogy ez egymás mellett nem fér el így, azaz cikkcakkban kell lennie valahogy.
Harmadik eset: 1 méter hosszú lyukak:
"ÖsszLyukTerület" = 2mm*10cm/2
Darabszám = ÖsszLyukterület / lyukkeresztmetszet = 2*100/2/(Pi/4) = 400/Pi, kb 127 db.
Mindegyik esetben több a lyukak száma mint az előző válaszoló által írt 88, tehát ha jól értelmezem a válaszát, ekkor a lyukacsos jobban lehajlik, de szerintem valami nagyon sántít a 88-as darabszámmal, hisz valószínűleg a 63ezer lyukas elrendezésről van szó.
"Ez lényegesen nagyobb mint az előző válaszoló által megadott limit (amikor "egyenlő a lehajlás")"
Hát igen, mert te az összes lyuk darabszámát számoltad ki.
Ha továbbolvastad volna a válaszom, akkor tudnád, hogy csak az adott keresztmetszetben lévő furatokkal kell számolni.
Azaz megvan a 63 ezer furat, hogy az egészen annyi. Innentől kezdve a lemez felűletét osszad be négyzetráccsal, és ott minden egyes négyzet közepébe tégy egy kört (lyukat).
Ennek a beosztását rád bízom, úgy kell beosztani a lemezt, hogy az összes négyzet darabszáma az a 63 ezer valamennyi legyen. (célszerű kerekíteni majd, több ezernél 100-200 négyzet ide-vagy oda nem játszik).
Tehát gyakorlatilag lesz kb. egy sakktáblád, ami a x b négyzetre van felosztva.
Amelyik kisebb az a,b közül, azt a számot kell az én általam leírt levezetés k paraméterjével összehasonlítani.
Tehát k=min(a,b)
Még meg kell vizsgálni a következőt is: teljesül -e az
b-k*D>0. ha nem teljesül, akkor a furatok egymásba áthatnak, ez fizikailag nem lehetséges.
Egyéb dolog: Igazolni lehet szélsőértékszámítás útján, hogyha egy lemezbe furatok vannak téve, akkor a leggazdaságosabban a lemez úgy tölthető ki, ha a szomszédos körök centrumpontjai egyenlőoldalú háromszöget határoznak meg.
A példában nem evvel az esettel számoltunk, pusztán érdekességként említem.
És várom, mit hozol ki a,b-re! Jó számolást.
hát, mivel b = 10a (feltéve ha "a" a kisebb):
a*10a=63662,
ebből a = 80
Az kérdésben szerepló egyenletes elhelyezkedés sztem inkább az általad is említett "háromszöges" elrendezés, ekkor a sorok közelebb vannak egymáshoz:
ha a rövidebb oldallal párhuzamosak a sorok:
b=10*a*2/gyok(3)
ebből a=74, b=857
Ha a hosszabb oldallal párhuzamosak a sorok:
a=b*2/gyok(3)/10
ebből: a=86, b=742
"Ha továbbolvastad volna a válaszom, akkor tudnád, hogy csak az adott keresztmetszetben lévő furatokkal kell számolni."
Egyébként ezt nem írtad.
Ennyit írtál:
"2. Fel van téve, hogy a furatok a lemez szélességi méretével párhuzamosan foglalnak helyet."
De ez fizikailag képtelenség, 1 méteren nem fér el egymás mellett 63ezer lyuk.
Pont emiatt a mondat miatt kezdtem el számolni a lapján keresztül fúrt lyukak számát, mert akkor tényleg 1 sorban vannak.
#6: Ne ez már reálisnak tűník, ez a 80-86-os érték.
#7: "De ez fizikailag képtelenség, 1 méteren nem fér el egymás mellett 63ezer lyuk."
Mert ezt úgy kell érteni, hogy párhuzamossan vannak ugyan, de több sorban.
De mikor pontosítottam, az alapján már sikerült megértened szerencsére.
Kapcsolódó kérdések:
Minden jog fenntartva © 2024, www.gyakorikerdesek.hu
GYIK | Szabályzat | Jogi nyilatkozat | Adatvédelem | Cookie beállítások | WebMinute Kft. | Facebook | Kapcsolat: info(kukac)gyakorikerdesek.hu
Ha kifogással szeretne élni valamely tartalommal kapcsolatban, kérjük jelezze e-mailes elérhetőségünkön!