Esercitazioni di Meccanica Razionale

Documenti analoghi
Esercitazioni di Meccanica Razionale

Esercitazioni di Meccanica Razionale

Esercitazioni di Meccanica Razionale

Esercitazioni di Meccanica Razionale

Esercitazioni di Meccanica Razionale

Esercitazioni di Meccanica Razionale

RETTE E PIANI. ove h R. Determinare i valori di h per cui (1) r h e α sono incidenti ed, in tal caso, determinare l angolo ϑ h da essi formato;

Esame di Geometria - 9 CFU (Appello del 14 gennaio A)

x 1 Fig.1 Il punto P = P =

Analisi Matematica II (Prof. Paolo Marcellini)

Tempo a disposizione: 150 minuti. 1 È dato l endomorfismo f : R 3 R 3 definito dalle relazioni

Esercizi Riepilogativi Svolti. = 1 = Or(v, w)

Istituzioni di Matematiche Modulo B (SG)

ESERCIZI SVOLTI SU: GEOMETRIA TRIDIMENSIONALE. 2. Fissato un sistema di riferimento cartesiano dello spazio euclideo O, i, j, k,

Esercizi svolti. Geometria analitica: rette e piani

La retta nel piano cartesiano

15 luglio Soluzione esame di geometria - Ing. gestionale - a.a COGNOME... NOME... N. MATRICOLA... ISTRUZIONI

UNIVERSITA DEGLI STUDI LA SAPIENZA DI ROMA POLO DI RIETI FACOLTA DI INGEGNERIA CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA DELL AMBIENTE E DEL TERRITORIO

Argomenti Capitolo 1 Richiami

Note di geometria analitica nel piano

CORREZIONE FORMATIVA 2 ( RETTA IN FORMA PARAMETRICA E FASCI)

Esercizi di Matematica di Base Scienze biologiche e Scienze e Tecnologie dell Ambiente

04 LA CIRCONFERENZA ESERCIZI. 1 Determina il luogo geometrico costituito dai punti del piano aventi distanza 2 dal punto C(1; 3).

Analisi Matematica 1 e Matematica 1 Geometria Analitica: Rette

Piano cartesiano e Retta

Prodotto scalare e ortogonalità

Corso di meccanica, macchine e disegno VD 2013/2014 Modulo UD Lez. Esercizi svolti di statica pag. 1

Analisi Matematica 1 e Matematica 1 Geometria Analitica: Coniche

CLASSIFICAZIONE DELLE CONICHE AFFINI

1. Calcolare gli invarianti ortogonali e riconoscere le seguenti quadriche.

LEZIONE 9. Figura 9.1.1

Esercizi di Geometria Affine

Esercizi di Elementi di Matematica Corso di laurea in Farmacia

1 Sistemi di riferimento

1. Considerare il seguente sistema di vettori applicati:

Il problema La scelta della rappresentazione: il piano cartesiano, i vettori e le traslazioni

LABORATORIO DI MATEMATICA LO STUDIO DELLE FUNZIONI

Parte 11. Geometria dello spazio II

Geometria BATR-BCVR Esercizi 9

Lezione 6: Rette del piano

Vettori applicati. Capitolo Concetti fondamentali

FORZE. SistemidiForze Definizione 1 Si definisce Momento di una Forza applicata in un punto P rispetto ad un polo O, la seguente quantità

ax 1 + bx 2 + c = 0, r : 2x 1 3x = 0.

Estremi. 5. Determinare le dimensioni di una scatola rettangolare di volume v assegnato, che abbia la superficie minima.

2 Vettori applicati. 2.1 Nozione di vettore applicato

ESERCIZI DI METODI MATEMATICI PER L ECONOMIA FACOLTÀ DI ECONOMIA DI FERRARA A.A. 2011/2012

Per gli alunni promossi a giugno delle classi 1^ B D E

ANALISI MATEMATICA T-2 Prima prova parziale

S 2 S 1 S 3 S 4 B S 5. Figura 1: Cammini diversi per collegare i due punti A e B

PIANI E RETTE NELLO SPAZIO / ESERCIZI SVOLTI

DEFINIZIONE Un vettore (libero) è un ente geometrico rappresentato da un segmento orientato caratterizzato da tre parametri:

LA PARABOLA. Parabola con asse di simmetria coincidente con l asse y e passante per l origine. Equazione canonica Vertice V ( 0,0) Fuoco

CAPITOLO 2. Rette e piani. y = 3x+1 y x+z = 0

01 - Elementi di Teoria degli Insiemi

( ) e B( x 2. ( ) 2 + ( y 2. ( ), B( x 2

Ingegneria Civile. Compito di Geometria del 06/09/05. E assegnato l endomorfismo f : R 3 R 3 mediante le relazioni

Esercitazione di Geometria I 13 dicembre Esercizio 1. Esercizio 2. Esercizio 3

Funzioni implicite - Esercizi svolti

CLASSE 5^ C LICEO SCIENTIFICO 12 Gennaio 2015 Studio di funzioni e continuità (Recupero per assenti) lim ++ =

Introduzione. Michelangelo Laterza Principi di Statica e di Dinamica delle Strutture

Punti nel piano cartesiano

Robotica industriale. Richiami di statica del corpo rigido. Prof. Paolo Rocco

a) Parallela a y = x + 2 b) Perpendicolare a y = x +2. Soluzioni

Studia il seguente fascio di parabole: 3= 1. Determiniamo la forma canonica: 2. Determiniamo le coordinate dei vertici al variare del parametro a :


Elementi di Algebra Lineare. Spazio Vettoriale (lineare)

PROGRAMMA DI FISICA MATEMATICA 1

FONDAMENTI DI ALGEBRA LINEARE E GEOMETRIA

Inverso del teorema di Talete?

I FACOLTÀ DI INGEGNERIA - POLITECNICO DI BARI Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica (corso A) A.A , Esercizi di Geometria analitica

FUNZIONI. y Y. Def. L insieme Y è detto codominio di f. Es. Siano X = R, Y = R e f : x y = 1 x associo il suo inverso). (ad un numero reale

Sezione Prima Derivate di funzioni elementari: quadro riassuntivo e regole di derivazione. = ( n) lim x

OBIETTIVI GENERALI OBIETTIVI SPECIFICI ALGEBRA

EQUAZIONE DELLA RETTA

1.1 Coordinate sulla retta e nel piano; rette nel piano

1) Quali dei seguenti sottoinsiemi del campo dei numeri reali ℝ sono sottospazi vettoriali?

COMPLEMENTI DEL CORSO DI MATEMATICA Anno Accademico 2012/2013 Prof. Francesca Visentin

ESERCIZI SULLO STUDIO DI FUNZIONI

Circonferenze del piano

Appunti di Algebra Lineare. Distanze

LICEO SCIENTIFICO - OPZIONE DELLE SCIENZE APPLICATE MATEMATICA

Esercitazioni 26/10/2016

La parabola. Giovanni Torrero Aprile La poarabola come luogo geometrico

Teoremi di Stokes, della divergenza e di Gauss Green.

(x B x A, y B y A ) = (4, 2) ha modulo

Vettori e geometria analitica in R 3 1 / 25

Compito del 14 giugno 2004

SIMULAZIONE - 29 APRILE QUESITI

La composizione di isometrie

Esercizi di Complementi di Matematica (L-Z) a.a. 2015/2016

Esercitazione per la prova di recupero del debito formativo

CENNI DI TRIGONOMETRIA

PIANO CARTESIANO e RETTE classi 2 A/D 2009/2010

1 Ampliamento del piano e coordinate omogenee

Liceo Ginnasio Luigi Galvani Classe 3GHI (scientifica) PROGRAMMA di FISICA a.s. 2016/2017 Prof.ssa Paola Giacconi

10 ottobre Marina Bertolini Dipartimento di Matematica F.Enriques Università degli Studi di Milano

Calcolo differenziale per funzioni in più variabili.

ESERCITAZIONE 11 : EQUAZIONI E DISEQUAZIONI

TEMI D ESAME DI ANALISI MATEMATICA I

Problemi di Fisica I Vettori

Transcript:

Esercitazioni di Meccanica Razionale a.a. 2002/2003 Vettori applicati Maria Grazia Naso naso@ing.unibs.it Dipartimento di Matematica Università degli Studi di Brescia Esercitazioni di Meccanica Razionale - a.a. 2002/2003 - Calcolo vettoriale - c 2003 M.G. Naso p.1

Riferimento bibliografico: ad es. Appendice B. Vettori applicati del testo consigliato M. Fabrizio, Elementi di Meccanica Classica, Zanichelli editore, Bologna, 2002. Esercitazioni di Meccanica Razionale - a.a. 2002/2003 - Calcolo vettoriale - c 2003 M.G. Naso p.2

Esercizio 1. Dato il seguente sistema di tre vettori applicati (A 1, v 1 ), (A 2, v 2 ), (A 3, v 3 ) nel riferimento Oxyz: A 1 (1,0,0) v 1 (0,0,1) A 2 (1,1,1) v 2 ( 1, 1,0) A 3 (1,1,0) v 3 (1,0, 1), determinare il modulo del momento, di tale sistema, calcolato rispetto ai punti dell asse centrale. A 1 B 2 C 0 D 3. Esercitazioni di Meccanica Razionale - a.a. 2002/2003 - Calcolo vettoriale - c 2003 M.G. Naso p.3

Risoluzione. 1. calcoliamo il risultante del sistema : R = 3 v i = (0, 1,0). i=1 2. calcoliamo il momento risultante M O rispetto al polo O M O = 3 (A i O) v i = (0, 1, 1). i=1 3. determiniamo l invariante scalare I = R M O = 1 0. Esercitazioni di Meccanica Razionale - a.a. 2002/2003 - Calcolo vettoriale - c 2003 M.G. Naso p.4

4. Sia O a.c.: (O O) = λr R + M O, λ R. Calcoliamo M O = M O + R ( R 2 λ R + R M O R 2 = M O 1 R 2 [( R R ) MO ) ( R MO ) R ] = I R vers( R). Calcoliamo quindi il modulo del momento risultante M O rispetto ad un punto O dell asse centrale M O = I R = 1 A. Esercitazioni di Meccanica Razionale - a.a. 2002/2003 - Calcolo vettoriale - c 2003 M.G. Naso p.5

Esercizio 2. Dato il seguente sistema di tre vettori applicati (A 1, v 1 ), (A 2, v 2 ), (A 3, v 3 ), nel riferimento Oxyz: A 1 (1,0,0) A 2 (0,0,2) A 3 (1,1,0) v 1 (1,1,0) v 2 (0,0,1) v 3 ( 1 2, 1 2,0 ), determinare (a) il vettore risultante R. (b) il momento risultante M O rispetto al polo O. (c) l invariante scalare I. (d) l equazione cartesiana dell asse centrale. (e) il modulo del momento risultante M O un punto O dell asse centrale. calcolato rispetto ad Esercitazioni di Meccanica Razionale - a.a. 2002/2003 - Calcolo vettoriale - c 2003 M.G. Naso p.6

Risoluzione. 3 (a) R = v i = i=1 ( 3 2, 1 ) 2,1. (b) MO = 3 (A i O) v i = 0. i=1 (c) I = R M O = 0. (d) Poiché (O O) = λ R + R M O dell asse centrale R 2, λ R, l equazione Esercitazioni di Meccanica Razionale - a.a. 2002/2003 - Calcolo vettoriale - c 2003 M.G. Naso p.7

( 3 in forma vettoriale: (x, y, z) = λ 2, 1 ) 2,1, λ R. in forma parametrica: x = 3 2 λ y = 1 2 λ z = λ. in forma cartesiana: 2 3 x = 2y = z. (e) M O = 0, O asse centrale. Esercitazioni di Meccanica Razionale - a.a. 2002/2003 - Calcolo vettoriale - c 2003 M.G. Naso p.8

Esercizio 3. Dato il seguente sistema di tre vettori applicati (A 1, v 1 ), (A 2, v 2 ), (A 3, v 3 ), nel riferimento Oxyz: A 1 (2,0,0) A 2 (0,0,2) A 3 (0,1,0) v 1 (1,0,0) v 2 (1,0,1) v 3 ( 1 2, 1 2,0 ), determinare (a) l equazione cartesiana dell asse centrale. (b) il modulo del momento risultante M O calcolato rispetto ad un punto O dell asse centrale. (c) i valori dei parametri α e β affinché il punto P (α,α + 16 ),β appartenga all asse centrale. Esercitazioni di Meccanica Razionale - a.a. 2002/2003 - Calcolo vettoriale - c 2003 M.G. Naso p.9

Risoluzione. (a) R = M O = 3 v i = i=1 ( ) 5 2, 1 2,1 3 (A i O) v i = i=1 R M O = ( 74, 54,5 ). R 2 = 15 2 ( 0,2, 1 ) 2 Poiché (O O) = λ R + R M O dell asse centrale R 2, λ R, l equazione Esercitazioni di Meccanica Razionale - a.a. 2002/2003 - Calcolo vettoriale - c 2003 M.G. Naso p.10

in forma vettoriale: ( ) 5 (x,y,z) = λ 2, 1 2,1 + 2 ( 74 15, 54 ),5, λ R. in forma parametrica: x = 7 30 + 5 2 λ y = 1 6 1 2 λ in forma cartesiana: 2 5 z = 2 3 + λ. ( x + 7 ) 30 (b) I = R M O = 3 2, M O = I R = = 2 ( ) 1 6 y = z 2 3. 3 10, O asse centrale. Esercitazioni di Meccanica Razionale - a.a. 2002/2003 - Calcolo vettoriale - c 2003 M.G. Naso p.11

(c) Poiché P (α,α + 16,β ) centrale in forma cartesiana: ( 2 x + 7 ) = 2 5 30 e considerando l equazione dell asse ( ) 1 6 y = z 2 3, si ha 2 5 ( α + 7 ) 30 α = 7 180 e β = 67 90. = 2 ( 1 6 α 1 ) 6 = β 2 3 Esercitazioni di Meccanica Razionale - a.a. 2002/2003 - Calcolo vettoriale - c 2003 M.G. Naso p.12

Esercizio 4. Dato il seguente sistema di tre vettori applicati (A 1, v 1 ), (A 2, v 2 ), (A 3, v 3 ), nel piano Oxy: A 1 (5, 2) A 2 (3,0) A 3 (1, 3) v 1 (1,1) v 2 (3, 4) v 3 ( 2,6), determinare (a) l equazione cartesiana dell asse centrale. (b) il modulo del momento risultante M O un punto O dell asse centrale. calcolato rispetto ad Risoluzione. Nel riferimento Oxyz: (a) R = (2,3,0) 0, M O = (0,0, 5) R M O I = 0. Inoltre R M O = ( 15,10,0) e R 2 = 13. Esercitazioni di Meccanica Razionale - a.a. 2002/2003 - Calcolo vettoriale - c 2003 M.G. Naso p.13

in forma vettoriale: (x,y,z) = λ(2,3,0) + 1 ( 15,10,0), λ R. 13 in forma parametrica: x = 15 13 + 2λ in forma cartesiana: 1 2 (b) I = R M O = 0, M O = I y = 10 13 + 3λ z = 0. ( x + 15 ) 13 = 1 3 ( y 10 ), z = 0. 13 R = 0, O asse centrale. Esercitazioni di Meccanica Razionale - a.a. 2002/2003 - Calcolo vettoriale - c 2003 M.G. Naso p.14

Esercizio 5. Stabilire quale dei seguenti punti ( A 0, 1 3, 1 ) (, B 1, 2 3 3, 4 ) (, C 0, 1 3 3, 2 ) 3, D ( 1 3, 2 ) 3,0, appartiene all asse centrale del sistema di tre vettori applicati (A i, v i ), i = 1,2,3, nel riferimento Oxyz: A 1 (1,0,0) A 2 (0,1,0) A 3 (0,0,1) v 1 (1,0,0) v 2 (0,2,0) v 3 (0, 1,1). Risoluzione. R = (1,1,1), R 2 = 3 M O = (1,0,0), R MO = (1,1,1) (1,0,0) = (0,1, 1). Esercitazioni di Meccanica Razionale - a.a. 2002/2003 - Calcolo vettoriale - c 2003 M.G. Naso p.15

Poiché (O O) = λr R + M O, λ R, si trova l equazione dell asse centrale R 2 in forma vettoriale: (x,y,z) = λ(1,1,1) + 1 3 (0,1, 1), λ R. in forma parametrica: x = λ y = 1 3 + λ z = 1 3 + λ. in forma cartesiana: x = y 1 3 = z + 1 3 D a. c.. Esercitazioni di Meccanica Razionale - a.a. 2002/2003 - Calcolo vettoriale - c 2003 M.G. Naso p.16

Sistemi di vettori applicati equivalenti Tabella di massima riduzione I = 0 R = 0, M O = 0 R = 0, MO 0 R 0 zero coppia di momento M O vettore R applicato in un qualsiasi punto dell a.c. I 0 vettore R applicato in un qualsiasi polo O + coppia di momento M O Esercitazioni di Meccanica Razionale - a.a. 2002/2003 - Calcolo vettoriale - c 2003 M.G. Naso p.17

Esercizio 6. Determinare un sistema di vettori applicati equivalente al seguente sistema = {(A i, v i ), i = 1,2,3}, nel riferimento Oxyz: A 1 (1,0,1) A 2 (0,1,1) A 3 (1,1,0) v 1 (1, 1,0) v 2 (0,1, 1) v 3 ( 1,0,1). Risoluzione. R = 0 I = R M O = 0. Dalla legge di variazione dei momenti M O = M O + R }{{} = 0 (O O) = M O il momento risultante è indipendente dalla scelta del polo scegliamo O A 1. Esercitazioni di Meccanica Razionale - a.a. 2002/2003 - Calcolo vettoriale - c 2003 M.G. Naso p.18

M A1 = 3 (A i A 1 ) v i = 0. i=1 zero. Esercizio 7. Considerato il sistema = {(A i, v i ), i = 1,2,3}, nel riferimento Oxyz: A 1 (1,0,0) A 2 (0,1,0) A 3 (0,0,1) v 1 (0,0,1) v 2 ( 1,0, 1) v 3 (1, 1,0), si chiede di (a) stabilirne la massima riduzione. (b) determinare le coordinate di un generico punto a.c.. Esercitazioni di Meccanica Razionale - a.a. 2002/2003 - Calcolo vettoriale - c 2003 M.G. Naso p.19

Risoluzione. (a) R = (0, 1,0) 0, MO = (0,0,1) I = R M O = 0. Essendo R 0 e I = 0, esiste O a.c. tale che M O = 0 (O, R) (b) possiamo scegliere fra i seguenti due metodi: determinare l equazione vettoriale dell a.c.. applicare la legge di variazione del momento risultante: M O }{{} = 0 = M O }{{} =(0,0,1) + R }{{} =(0, 1,0) (O O), O (x,y,z) a.c.. }{{} =(x,y,z) (0,0,0) = ( z,0,x + 1) O ( 1,λ,0), λ R. Esercitazioni di Meccanica Razionale - a.a. 2002/2003 - Calcolo vettoriale - c 2003 M.G. Naso p.20

Esercizio 8. Stabilire la massima riduzione del seguente sistema = {(Ai, v i ), i = 1,2,3}, nel riferimento Oxyz: A 1 (2,0, 2) A 2 (0,1, 1) A 3 ( 1,0,0) v 1 (1,0, 1) v 2 (0,2,1) v 3 ( 1, 2,0), Risoluzione. R = 0 dalla legge di variazione del momento risultante M O = M O + R }{{} = 0 (O O) = M O il momento risultante è indipendente dalla scelta del polo scegliamo O A 1. Quindi Esercitazioni di Meccanica Razionale - a.a. 2002/2003 - Calcolo vettoriale - c 2003 M.G. Naso p.21

3 M A1 = (A i A 1 ) v i = (3,0,2) ad una coppia di i=1 momento M = (3,0,2). Esercizio 9. Considerato il sistema = {(A i, v i ), i = 1,2,3}, nel riferimento Oxyz: si chiede di A 1 (2,0,0) A 2 (1, 1,2) A 3 (0,1,0) v 1 (3,0,0) v 2 ( 2,0,1) v 3 ( 1,1,1), (a) stabilirne la massima riduzione. (b) determinare il modulo del momento risultante rispetto ad un punto dell a.c.. Esercitazioni di Meccanica Razionale - a.a. 2002/2003 - Calcolo vettoriale - c 2003 M.G. Naso p.22

Risoluzione. 1. R = (0,1,2), MO = (0, 5, 1) I = R M O = 7 0 il sistema di v.a. v.a. + coppia. 2. M O = I R = 7 5. Esercizio 10. Dato il seguente sistema = {(A i, v i ), i = 1,2,3}, nel riferimento Oxyz: A 1 (1,α,0) A 2 (α,0,1) A 3 (0,0,α) v 1 (α,0,1) v 2 (0,α,1) v 3 (1,1,0), determinare il valore del parametro ( α affinché ) (a) I = 1. (b) 1 l asse centrale passi per il punto P 2, 1 2,0. Esercitazioni di Meccanica Razionale - a.a. 2002/2003 - Calcolo vettoriale - c 2003 M.G. Naso p.23

Risoluzione. (a) R = (α + 1,α + 1,2), MO = ( α, 1,0) I = (α + 1) 2 = 1 α = 0 o α = 2. (b) Essendo R M O = ( 2, 2α,α 2 1 ), R 2 = 2(α + 1) 2 + 4, l equazione dell asse centrale in forma parametrica è 1 x = (α + 1) 2 + (α + 1)λ + 2 α y = (α + 1) 2 + (α + 1)λ + 2 α 2 1 z = 2(α + 1) 2 + 4 + 2λ. α tale che P a.c.. Esercitazioni di Meccanica Razionale - a.a. 2002/2003 - Calcolo vettoriale - c 2003 M.G. Naso p.24

Esercizio 11. Determinare il centro del seguente sistema di vettori applicati paralleli e concordi A 1 (1,0,0) A 2 (0,1,0) A 3 (0,0,1) ( v 1 1, 1 2, 1 ) ( v 2 2,1, 2 ) ( v 3 3, 3 ) 3 3 2,1. Risoluzione. Poniamo a := v 1, u := a a, a = 7 6. Essendo v 1 = a = 7 6 u, v 2 = 2 a = 7 3 u, v 3 = 3 a = 7 2 u, si ha R = 7 u. Quindi (C O) = 3 v i (A i O) i=1 = 3 v i i=1 ( 1 6, 1 3, 1 ). 2 Esercitazioni di Meccanica Razionale - a.a. 2002/2003 - Calcolo vettoriale - c 2003 M.G. Naso p.25

Esercizio 12. Determinare il centro del seguente sistema di vettori applicati paralleli ma non concordi A 1 (1,0,0) A 2 (0,1,1) A 3 (0,0,1) v 1 (6,4, 10) v 2 ( 3, 2,5) v 3 (12,8, 20). Risoluzione. Sia ha R = (15, 10 25) 0. Poniamo a := (3,2, 5), u := a a. Essendo v 1 = 2 a = 2a u, v 2 = a = a u, v 3 = 4 a = 4a u, si ha R = 5a u. Quindi (C O) = 3 v i (A i O) i=1 = 3 v i i=1 ( 2 5, 1 5, 3 ). 5 Esercitazioni di Meccanica Razionale - a.a. 2002/2003 - Calcolo vettoriale - c 2003 M.G. Naso p.26