Mechanika

Garant předmětu:

Patrik Kutílek

Přednášející:

Slávka Čubanová, Patrik Kutílek

Cvičící:

Slávka Čubanová, Patrik Kutílek

Předmět zajišťuje:

katedra přírodovědných oborů

Anotace:

Studenti se seznámí s těmito okruhy mechaniky: Obecné fyzikální rovnice, Newtonovy zákony, statika a dynamika, kmitání. Silový a momentový účinek a operace s nimi - skládání a rozklad, nahrazení účinků. Rovnováha silové soustavy v rovině a prostoru - rovnice rovnováhy, uvedení soustav do rovnováhy. Reakce na staticky určitých soustavách - omezení pohybu, prostorové a rovinné vazby, řešení reakcí. Statický moment, centrum tíhy a těžiště plochy. Prostorový moment setrvačnosti - kinetická energie rotačního pohybu, deviační moment, moment hybnosti, zákon zachování momentu hybnosti. Plošný moment setrvačnosti - deviační moment, polární moment, Mohrova kružnice, hlavní momenty setrvačnosti, elipsa setrvačnosti. Vnitřní statické účinky - nosník, soustava desek, průběh vnitřních statických účinků, kinematická metoda, staticky neurčité úlohy. Mechanické vlastnosti materiálů - zkoušky mechanických vlastností, napětí a deformace, Hookeův zákon. Stav napjatosti materiálu - jednoosý a dvojosý stav napjatosti, prostý ohyb, průhybová křivka, namáhání krutem, zkos, návrh průřezu, tenkostěnné průřezy, kombinované namáhání, nelineární modely. Vzpěrná pevnost - kritické břemeno, stabilita prutů, výpočet průřezu. Zkoušky tvrdosti, adheze, houževnatosti, tribologické.

Požadavky:

Podmínky zápočtu - účast na řešení úloh při cvičeních minimálně 50%,

prezence a odevzdání samostatné seminární práce v rozsahu minimálně 5 stran A4 odborného textu vztahujícího se k problematice biomechaniky. Téma si volí student dle vlastního zájmu v prvních dvou týdnech semestru, přičemž se téma nesmí v rámci ročníku opakovat. Téma bude reflektovat náročnost vysokoškolského studia a jeho matematicko-fyzikální základ. Pokud si vlastní téma student nevybere, bude mu přiděleno vhodné odborné téma z okruhů biomechaniky. Zdrojem literatury budou světové odborné a vědecké databáze a knihovny. Seminární práce bude splňovat všechny normy kladené na formální úroveň vysokoškolské práce na ČVUT tak, aby práce prokázala schopnost presentace výsledků a využití zdrojů odborných prací. Práce nebude akceptována v případě nesplnění požadavků na formální a odbornou úroveň studia na vysoké škole. Formální a odborná úroveň seminární práce bude hodnocena klasifikačním stupeněm, který bude zohledněn (musí být lepší než F) u zkoušky (výsledné hodnocení bude průměrem kl. stupně z písemky a kl. stupně ze samostatné práce).

Zkouška: splnění podmínek zápočtu, prokázání znalostí odpovídajících odpřednášené látce formou písemného testu obsahujícího jak teoretické otázky (tři), tak početní příklady (tři). Písemný test bude hodnocen body. Z každé odpovědi může student získat 0,5 nebo 1 bod. Pro získání E je nutný min. počet 3 bodů, pro získání A je nutných 5 a více bodů. Závěrečná klasifikační stupeň bude reflektovat klasifikační stupeň ze závěrečné písemky a odevzdané seminární práce. V případě nejednoznačného klasifikačního stupně bude navazovat zkouška ústní.

Otázky ke zkoušce jsou z těchto okruhů:

Statika a dynamika, objemové a průřezové charakteristiky, materiálové vlastnosti a materiálové zkoušky, teorie pevnosti a pružnosti.

Otázky vztahující se k početním příkladům odpovídají příkladům uvedeným ve skriptech Vybrané kapitoly z experimentální biomechaniky (Kutílek, Žižka).

Osnova přednášek:

1.Obecné fyzikální rovnice, Newtonovy zákony, statika a dynamika, základy kmitání. [5]

2.Silový a momentový účinek a operace s nimi, skládání a rozklad, nahrazení účinků. [5, 4]

3.Rovnováha silové soustavy v rovině a prostoru, rovnice rovnováhy, uvedení soustav do rovnováhy. [4]

4.Reakce na staticky určitých soustavách, omezení pohybu, prostorové a rovinné vazby, řešení reakcí [4, 8]

5.Fyzikální charakteristiky 2D a 3D objektů, Statický moment, centrum tíhy a těžiště plochy. Prostorový moment setrvačnosti - kinetická energie rotačního pohybu,

6.Deviační moment, moment hybnosti, zákon zachování momentu hybnosti, plošný moment setrvačnosti, polární moment, Mohrova kružnice, hlavní momenty setrvačnosti, elipsa setrvačnosti. [5, 4]

7.Vnitřní statické účinky, nosník, soustava desek, průběh vnitřních statických účinků, kinematická metoda, staticky neurčité úlohy. [1, 8]

8.Mechanické vlastnosti materiálů, zkoušky mechanických vlastností, napětí a deformace, Hookeův zákon. [6, 7]

9.Stav napjatosti materiálu, jednoosý a dvojosý stav napjatosti, prostý ohyb, průhybová křivka, [6, 7]

10.Namáhání krutem, zkos, návrh průřezu, tenkostěnné průřezy, [6, 7]

11.Kombinované namáhání, nelineární modely. [6, 7]

12.Vzpěrná pevnost, kritické břemeno, stabilita prutů, výpočet průřezu [2]

13.Výpočty strojních součástí namáhaných staticky a dynamicky

14.Zkoušky tvrdosti, adheze, houževnatosti, tribologické.

Osnova cvičení:

Osnova cvičení (sylabus)

1)Obecné fyzikální rovnice, Newtonovy zákony, statika a dynamika, [5]

2)Obecné fyzikální rovnice, Newtonovy zákony, statika a dynamika, Kmitání. [5]

3)Silový a momentový účinek a operace s nimi - skládání a rozklad, nahrazení účinků. [5, 4]

4)Rovnováha silové soustavy v rovině a prostoru - rovnice rovnováhy, uvedení soustav do rovnováhy. [4]

5)Reakce na staticky určitých soustavách - omezení pohybu, prostorové a rovinné vazby, řešení reakcí. [4, 8]

6)Statický moment, centrum tíhy a těžiště plochy. Prostorový moment setrvačnosti - kinetická energie rotačního pohybu,

7)Deviační moment, moment hybnosti, zákon zachování momentu hybnosti. [5, 3]

8)Plošný moment setrvačnosti - deviační moment, polární moment, Mohrova kružnice, hlavní momenty setrvačnosti, elipsa setrvačnosti. [5, 4]

9)Vnitřní statické účinky - nosník, soustava desek, průběh vnitřních statických účinků, kinematická metoda, staticky neurčité úlohy. [1, 8]

10)Mechanické vlastnosti materiálů - zkoušky mechanických vlastností, napětí a deformace, Hookeův zákon. [6, 7]

11)Stav napjatosti materiálu - jednoosý a dvojosý stav napjatosti, prostý ohyb, průhybová křivka, [6, 7]

12)Namáhání krutem, zkos, návrh průřezu, tenkostěnné průřezy, [6, 7, 11]

13)Kombinované namáhání, nelineární modely. [6, 7, 11]

14)Vzpěrná pevnost - kritické břemeno, stabilita prutů, výpočet průřezu. [2]

Cíle studia:

Předmět je určen pro všechny studenty, kteří si potřebují dostudovat znalosti a vytvořit si obecné povědomí o mechanice těles, soustav a teorií pevnosti. Obsah je zvolen tak, aby postačil k pochopení a zvládnutí problematik v navazujících předmětech, především předmětu Biomechanika, Robotika, Rehabilitační inženýrství. V případě, že si student daný předmět nezvolí a nikdy neměl možnost si tyto základy doplnit, bude vystaven riziku nepochopení následných problematik v navazujících předmětech, ve kterých není brán na toto zřetel.

Studijní materiály:

1. Petrtýl M., Lipanský E., Stavební mechanika 11 a 21, Praha : ČVUT, 2003.

2. Michalec J.: Pružnost a pevnost I, ČVUT. 2001

3. Miláček S., Měření a vyhodnocování mechanických veličin, Praha: ČVUT, 2001.

4. Vondrová R.: Statika I, Praha: ČVUT, 2007

5. Kutílek, P., Žižka, A. Vybrané kapitoly z experimentální biomechaniky. 1. Vydání.Praha: Česká technika - nakladatelství ČVUT, 2012, 165 s.,

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Bakalářský studijní obor Biomedicínský technik - prezenční (povinný předmět)