Distribuzione di aree e misura elementare [A]=[L 2 ]
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1 Distribuzione di aree e misura elementare [A]=[L 2 ] G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A. 2017/2018
2 Definizione di retta orientata r P G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A. 2017/2018
3 Definizione di retta orientata r d r P 1 > 0 P 1 P 2 d r P 2 < 0 G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A. 2017/2018
4 Momento statico rispetto ad una retta orientata r (o momenti del I ordine) P [S r ]=[L 3 ] G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A. 2017/2018
5 Momento statico rispetto ad un sistema di riferimento cartesiano (O,x,y) d x P > 0 d -y P > 0 G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A. 2017/2018
6 Momento statico rispetto ad una retta orientata r P G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A. 2017/2018
7 Baricentro: definizione e proprietà G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A. 2017/2018
8 Coordinate del baricentro G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A. 2017/2018
9 Baricentro visto come punto in cui si può pensare concentrata la totalità della distribuzione di aree G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A. 2017/2018
10 Distribuzione di aree simmetrica G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A. 2017/2018
11 Momenti di figura (o di inerzia) del II ordine [I]=[L 4 ] G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A. 2017/2018
12 Distanze oblique G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A. 2017/2018
13 Momenti di figura del II ordine nel sistema di riferimento cartesiano G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A. 2017/2018
14 Momento di inerzia polare G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A. 2017/2018
15 Matrice delle inerzie ~ ~ G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A. 2017/2018
16 Raggi giratori di inerzia [ρ] = [L] G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A. 2017/2018
17 Teorema di Huygens (o del trasporto) G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A. 2017/2018
18 Teorema di Huygens (o del trasporto) G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A. 2017/2018
19 Teorema di Huygens (o del trasporto) : dirette conseguenze ~ ~ ~ ~ ~ G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A. 2017/2018
20 Teorema di Huygens (o del trasporto) : dirette conseguenze G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A. 2017/2018
21 Teorema di Huygens (o del trasporto) : dirette conseguenze ~ G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A. 2017/2018
22 Variazione delle inerzie per una rotazione del sistema di riferimento ~ G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A. 2017/2018
23 Variazione delle inerzie per una rotazione del sistema di riferimento: matrice di rotazione ~ ~ È una matrice ortonormale: ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A. 2017/2018
24 Variazione delle inerzie per una rotazione del sistema di riferimento: matrice delle inerzie ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A. 2017/2018
25 Variazione delle inerzie per una rotazione del sistema di riferimento G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A. 2017/2018
26 Variazione delle inerzie per una rotazione del sistema di riferimento: sistema di riferimento principale centrale di inerzia G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A. 2017/2018
27 Variazione delle inerzie per una rotazione del sistema di riferimento: direzioni principali di inerzia G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A. 2017/2018
28 Centro relativo di una retta r per una distribuzione di aree distribuzione di momenti statici rispetto ad r da P d r P Def. Centro relativo per r (Cr): baricentro della distribuzione di momenti statici rispetto ad r G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A. 2017/2018
29 Centro relativo di una retta r per una distribuzione di aree Def. Centro relativo per r (Cr): baricentro della distribuzione di momenti statici rispetto ad r G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A. 2017/2018
30 Centro relativo di una retta r per una distribuzione di aree: proprietà In analogia con G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A. 2017/2018
31 Principio di reciprocità: Date due rette r e s non baricentriche, se il centro relativo ad r (C r ) appartiene alla retta s, allora anche il centro relativo rispetto ad s (Cs), appartiene alla retta r. In questo caso le due rette si dicono CONIUGATE G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A. 2017/2018
32 Principio di biunivocità: Data una retta r definita da (α ξ,α η, d r G) esiste ed è unico il centro relativo C r G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A
33 Principio di biunivocità: G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A
34 Principio di biunivocità: Dato un punto di coordinate si verifica che esiste ed è unica la retta r definita da (α ξ,α η, d r G) che ammette tale punto come centro relativo Retta antipolare per Cr G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A
35 Proprietà di allineamento I: I centri relativi C ri delle rette appartenenti ad un fascio improprio sono allineati lungo una retta baricentrica Coefficiente angolare della retta so o G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A
36 Proprietà di allineamento I: OSS. Definizione alternativa della proprietà di coniugio o G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A
37 Proprietà di allineamento I: OSS. All avvicinarsi della generica retta r al baricentro G, il centro relativo ad essa associato si allontana da G lungo la sua coniugata so. C r diventa improprio lungo so G è centro relativo per retta impropria (sempre) G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A
38 Proprietà di allineamento II: I centri relativi per le rette appartenenti ad un fascio proprio sono allineati lungo una retta non necessariamente baricentrica. G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A
39 Ellisse di Culmann (o centrale di inerzia) Data una distribuzione di aree di baricentro G ed indicato con (G, ξ, η) un riferimento centrale principale di inerzia, si definisce come ellisse di Culmann, l ellisse E di equazione: η ρ ξ E E: G ρ η ξ I raggi giratori di inerzia sono i semiassi dell ellisse di Culmann G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A
40 Ellisse di Culmann (o centrale di inerzia) Legge di antipolarità η r a (P) Q E Antipolo e centro relativo sono lo stesso ente geometrico Due rette sono coniugate una contiene l antipolo dell altra G r a (Q) ξ P Se P E ra(p) è la retta simmetrica rispetto a G della tangente a E in P G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A
41 Ellisse di Culmann o centrale di inerzia: Rette baricentriche coniugate individuano diametri coniugati η C r1 r 2 E s 0 r 0 G ξ r 1 r C r2 G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A
42 Determinazione grafica del centro relativo di una retta η r 2 C r1 E s 0 r 0 a a G C r2 r 1 r ξ Il raggio giratore associato a ro corrisponde al semidiametro di E disteso sulla retta so coniugata di ro G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A
43 Determinazione grafica del centro relativo di una retta Il centro relativo deve stare dalla stessa parte di G rispetto a r G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A
44 Determinazione grafica del centro relativo di una retta Il centro relativo deve stare nel semipiano positivo definito da r 0 G è in mezzo tra Cr e r G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A
45 Determinazione grafica del centro relativo di una retta s 0 η N ρ` r 0 G ρ` r 0 L r 0 s 0 ξ r M G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A
46 Determinazione grafica del centro relativo di una retta s 0 η N N = Cr ρ` r 0 G ρ` r 0 L r 0 s 0 ξ r M G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A
47 Nocciolo centrale di inerzia Un insieme di punti S si dice insieme convesso se presa una qualunque coppia di punti (u;w) il segmento che li unisce appartiene interamente ad S. Relativamente all'insieme S, si definisce C l'insieme di tutte le rette che lasciano S da una stessa parte del piano. Il nocciolo centrale di inerzia di una figura piana si definisce come il luogo dei centri relativi di tutte le rette di C G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A
48 Nocciolo centrale di inerzia - Il contorno del nocciolo centrale di inerzia è l'insieme dei centri relativi delle rette limite - Qualunque sia la forma della figura, concava o convessa, il nocciolo centrale di inerzia è sempre una figura CONVESSA - Il baricentro appartiene al nocciolo centrale di inerzia in quanto centro relativo di rette improprie - Se la frontiera della figura ha un punto angoloso, il contorno del nocciolo ha un lato rettilineo - Data una figura costituita da un poligono convesso (avente un numero finito di lati e di vertici) il nocciolo centrale d'inerzia è un poligono convesso avente lo stesso numero di lati e vertici G. Vairo - Scienza delle Costruzioni - Ing. Energetica, Ing. Meccanica - A.A
49 Nozioni di Geometria delle aree (o delle masse) (III) Sezione rettangolare y b h x G. Vairo Scienza delle Costruzioni Ing. Energetica, Ing. Meccanica A.A. 2017/2018
50 Nozioni di Geometria delle aree (o delle masse) (III) y Sezione rettangolare b Calcolo delle coordinate del baricentro (x G, y G ): h x G. Vairo Scienza delle Costruzioni Ing. Energetica, Ing. Meccanica A.A. 2017/2018
51 Nozioni di Geometria delle aree Sezione rettangolare (o delle masse) (III) y b y 0 Calcolo delle coordinate del baricentro (x G, y G ):. G x 0 h x x 0, y 0 riferimento baricentrico G. Vairo Scienza delle Costruzioni Ing. Energetica, Ing. Meccanica A.A. 2017/2018
52 Nozioni di Geometria delle aree (o delle masse) (III) y Sezione rettangolare Calcolo dei momenti di inerzia della b distribuzione di area rispetto al riferimento x,y y 0. G x 0 h x G. Vairo Scienza delle Costruzioni Ing. Energetica, Ing. Meccanica A.A. 2017/2018
53 Nozioni di Geometria delle aree (o delle masse) (III) y Sezione rettangolare b y 0 Calcolo dei momenti di inerzia rispetto al riferimento x 0,y 0 baricentrico. G x 0 h x G. Vairo Scienza delle Costruzioni Ing. Energetica, Ing. Meccanica A.A. 2017/2018
54 Nozioni di Geometria delle aree (o delle masse) (III) y Sezione rettangolare b y 0 Calcolo dei momenti di inerzia rispetto al riferimento x 0,y 0 baricentrico. G x 0 h x G. Vairo Scienza delle Costruzioni Ing. Energetica, Ing. Meccanica A.A. 2017/2018
55 Nozioni di Geometria delle aree (o delle masse) (III) y Sezione rettangolare b y 0 Calcolo dei momenti di inerzia rispetto al riferimento x 0,y 0 baricentrico. G x 0 h x Il riferimento baricentrico è principale d inerzia G. Vairo Scienza delle Costruzioni Ing. Energetica, Ing. Meccanica A.A. 2017/2018
56 Nozioni di Geometria delle aree (o delle masse) (III) y Sezione rettangolare b y 0 Calcolo dei raggi giratori ρ x 0 e ρ y0. G x 0 h x G. Vairo Scienza delle Costruzioni Ing. Energetica, Ing. Meccanica A.A. 2017/2018
57 Nozioni di Geometria delle aree (o delle masse) (III) Sezione rettangolare Si può disegnare l ellisse di Culmann y b y 0 ρ x 0 ρ y 0. G x 0 h G. Vairo Scienza delle Costruzioni Ing. Energetica, Ing. Meccanica A.A. 2017/2018 x
58 Nozioni di Geometria delle aree (o delle masse) (III) Sezione rettangolare Si può ora determinare il nocciolo centrale d inerzia y y 0 a 2 a 1 1. Si considerano tutte le rette che incartano la figura ovvero le rette limiti della figura (in figura a 1, a 2, a 3 e a 4 ) ρ x 0 ρ y 0. G x 0 G. Vairo Scienza delle Costruzioni Ing. Energetica, Ing. Meccanica A.A. 2017/2018 a 4 x a 3
59 Nozioni di Geometria delle aree Sezione rettangolare (o delle masse) (III) Si può ora determinare il nocciolo centrale d inerzia 2. Si considera a 1 si tracciano le parallele ad a1 tangenti all ellisse (- - -). Si individuano due punti di tangenza sull ellisse (B e C) G. Vairo Scienza delle Costruzioni Ing. Energetica, Ing. Meccanica A.A. 2017/2018 y a 4 ρ x 0 B y 0 ρ y 0. G C a 2 x 0 x a 1 a 3
60 Nozioni di Geometria delle aree (o delle masse) (III) Sezione rettangolare Si può ora determinare il nocciolo centrale d inerzia y y 0 =S 01 B a 2 a 1 3. Si uniscono B e C con una retta e così si trova S 01 che in questo esempio coincide con y 0 ρ x 0 ρ y 0. G x 0 G. Vairo Scienza delle Costruzioni Ing. Energetica, Ing. Meccanica A.A. 2017/2018 a 4 C x a 3
61 Nozioni di Geometria delle aree (o delle masse) (III) Sezione rettangolare Si può ora determinare il nocciolo centrale d inerzia y y 0 =S 01 B a 2 a 1 4. Si traccia l ortogonale a S 01 che in questo caso coincide con x 0 ρ x 0 ρ y 0. G x 0 G. Vairo Scienza delle Costruzioni Ing. Energetica, Ing. Meccanica A.A. 2017/2018 a 4 C x a 3
62 Nozioni di Geometria delle aree (o delle masse) (III) Sezione rettangolare Si può ora determinare il nocciolo centrale d inerzia y y 0 =S 01 B a 2 a 1 5. Si riporta sull ortogonale a S 01 (in questo caso x 0 ) il raggio staccato su S 01 ovvero il segmento BG e si individua il punto g G. Vairo Scienza delle Costruzioni Ing. Energetica, Ing. Meccanica A.A. 2017/2018 a 4 ρ x 0 ρ y 0. G C x 0. g x a 3
63 Nozioni di Geometria delle aree (o delle masse) (III) Sezione rettangolare Si può ora determinare il nocciolo centrale d inerzia y B y 0 =S 01 a 2 a 1 5. Si unisce il punto g con il punto dove a 1 interseca S 01 (f) ρ x 0 ρ y 0. G x 0. g G. Vairo Scienza delle Costruzioni Ing. Energetica, Ing. Meccanica A.A. 2017/2018 a 4 C x a 3
64 Nozioni di Geometria delle aree (o delle masse) (III) Sezione rettangolare Si può ora determinare il nocciolo centrale d inerzia y B y 0 =S 01 a 2 a 1 6. A partire da g si traccia l ortogonale a fg e dove questa interseca S 01 si ha il centro relativo di a 1 ovvero un punto del nocciolo (A 1 ) G. Vairo Scienza delle Costruzioni Ing. Energetica, Ing. Meccanica A.A. 2017/2018 a 4 ρ x 0 ρ y 0. G. A 1 C x 0. g x a 3
65 Nozioni di Geometria delle aree Sezione rettangolare (o delle masse) (III) Si può ora determinare il nocciolo centrale d inerzia 7. Ripetendo le stesse costruzioni ma per a 3 si trova il punto A 3 che è centro relativo della retta a 3 G. Vairo Scienza delle Costruzioni Ing. Energetica, Ing. Meccanica A.A. 2017/2018 y a 4 ρ x 0 y 0 =S 01. B A 3 ρ y 0. G. A 1 C a 2 x 0. g x a 1 a 3
66 Nozioni di Geometria delle aree Sezione rettangolare (o delle masse) (III) Si può ora determinare il nocciolo centrale d inerzia 8. Ripetendo le stesse costruzioni ma per a 2 e poi a 4 si individuano altri due punti del nocciolo A 2 e A 4 rispettivamente centri relativi di a 2 e a 4. G. Vairo Scienza delle Costruzioni Ing. Energetica, Ing. Meccanica A.A. 2017/2018 y a 4 y 0 =S 01. B A 3. ρ. y. 0 A 2 G A 4 ρ x 0. A 1 C a 2 x 0. g x a 1 a 3
67 Nozioni di Geometria delle aree Sezione rettangolare (o delle masse) (III) Si può ora determinare il nocciolo centrale d inerzia 9. Per unire i punti del nocciolo per esempio A 1 con A 2 bisogna considerare che la rette a 1 e a 2 appartengono al fascio di rette proprio di centro P i centri di queste rette giacciono su una retta non baricentrica e sono allineati G. Vairo Scienza delle Costruzioni Ing. Energetica, Ing. Meccanica A.A. 2017/2018 y a 4 y 0 =S 01. B A 3. ρ. y. 0 A 2 G A 4 ρ x 0. A 1 C a 2.p x 0. g x a 1 a 3
68 Nozioni di Geometria delle aree Sezione rettangolare (o delle masse) (III) Si può ora determinare il nocciolo centrale d inerzia 9. Per unire i punti del nocciolo per esempio A 1 con A 2 bisogna considerare che la rette a 1 e a 2 appartengono al fascio di rette proprio di centro P i centri di queste rette giacciono su una retta non baricentrica e sono allineati G. Vairo Scienza delle Costruzioni Ing. Energetica, Ing. Meccanica A.A. 2017/2018 y a 4 y 0 =S 01. B A 3. ρ. y. 0 A 2 G A 4 ρ x 0. A 1 C a 2.p x 0. g x a 1 a 3
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