Tema 4.1 Sia assegnata la distribuzione di aree rappresentata in figura 4.1. determinino:

Documenti analoghi
3 Geometria delle masse e momento di 2 ordine 3.3 Ellisse centrale d inerzia e nocciolo centrale d inerzia

Test su geometria. 1. una circonferenza. 2. un iperbole. 3. una coppia di iperboli. 4. una coppia di rette. 5. una coppia di circonferenze

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

Geometria delle Aree. Finora ci si è occupati di determinare le sollecitazioni che agiscono su sezioni di elementi monodimensionali

1 La Geometria delle Masse

RECUPERO LE TRASFORMAZIONI GEOMETRICHE NEL PIANO CARTESIANO

Il teorema dei lavori virtuali, l elasticità lineare ed il problema dell equilibrio elastico

Argomenti Capitolo 1 Richiami

GEOMETRIA DELLE AREE

Le deformazioni nelle travi rettilinee inflesse

Circonferenza e cerchio

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

Rappresenta nel piano cartesiano l insieme dei punti P(x; y) le cui coordinate soddisfano le seguenti condizioni:

1. conoscere i concetti fondamentali della geometria sintetica del piano (poligoni, circonferenza

Esercizi di Elementi di Matematica Corso di laurea in Farmacia

Esercizi di Geometria Affine

Il Piano Cartesiano Goniometrico

3. Vettori, Spazi Vettoriali e Matrici

VETTORI E SCALARI DEFINIZIONI. Si definisce scalare una grandezza definita interamente da un solo numero, affiancato dalla sua unità di misura.

LA CIRCONFERENZA DEFINIZIONI. Una circonferenza è l insieme dei punti del piano che hanno distanza assegnata da un punto, detto centro.

Problema ( ) = 0,!

Appendice: raccolta di tracce di esercizi proposti e di esercizi svolti sulla geometria delle aree

Nucleo Fondante Competenze-Conoscenze-Abilità Contenuti Metodi Materiali - Strumenti Raccordi disciplinari

LA CIRCONFERENZA La circonferenza è il luogo geometrico dei punti equidistanti da un punto C, detto centro.

Ellisse. DEF: "il luogo dei punti la cui somma delle distanze da due punti dati detti fuochi. è costante"; CONSIDERAZIONI:

Introduzione. Al termine della lezione sarai in grado di:

EQUAZIONE DELLA RETTA

Soluzioni dei problemi della maturità scientifica A.S. 2012/2013

Verifiche di matematica classe 3 C 2012/2013

Esercizio su sforzi tangenziali indotti da taglio T in trave inflessa

Considerato un qualunque triangolo ABC, siano D ed E due punti interni al lato BC tali che:

Testi verifiche 3 C 3 I a. s. 2008/2009

La distribuzione delle pressioni all interno di un fluido in quiete, pesante e incomprimibile, è governata da:

Appunti sul corso di Complementi di Matematica (modulo Analisi)

LE RETTE PERPENDICOLARI E LE RETTE PARALLELE Le rette perpendicolari Le rette tagliate da una trasversale Le rette parallele

Le caratteristiche dei poligoni. La relazione tra i lati e gli angoli di un poligono. Definizioni

Liceo Classico e Internazionale C. Botta Ivrea LAVORI ESTIVI

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

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

SYLLABUS DI MATEMATICA Liceo Linguistico Classe III

PROGRAMMAZIONE DI MATEMATICA 2016/2017

POLIGONI NEL PIANO CARTESIANO (1)

2 Vettori applicati. 2.1 Nozione di vettore applicato

Problemi sulla circonferenza verso l esame di stato

Test di Matematica di base

( ρ, θ + π ) sono le coordinate dello stesso punto. Pertanto un punto P può essere descritto come

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

DIEDRI. Un diedro è convesso se è una figura convessa, concavo se non lo è.

CORSO DI PREPARAZIONE AI GIOCHI DI ARCHIMEDE 2015

Precorso di Matematica

Geometria Analitica Domande e Risposte

01. Se il raggio di un cerchio dimezza, la sua area diventa: a) 1/3 b) 1/4 c) 3/2 d) 1/5

Grandezze geometriche e fisiche. In topografia si studiano le grandezze geometriche: superfici angoli

1 Cambiamenti di coordinate nel piano.

1. Scrivi l equazione dell ellisse avente per fuochi i punti ( 2 7;3) e (2 7;3) e passante per il punto (2 6;4).

PROGRAMMA DI MATEMATICA PER LA CLASSE 2^A DEL LICEO SCIENTIFICO MALPIGHI SEZIONE ASSOCIATA I.I.S

il discriminante uguale a zero; sviluppando i calcoli si ottiene che deve essere

Le coniche: circonferenza, parabola, ellisse e iperbole.

Ottavio Serra. Problemi.

Superfici e integrali di superficie. 1. Scrivere una parametrizzazione per le seguenti superfici

Esercitazioni di Meccanica Razionale

PROGRAMMAZIONE III Geometri. ORGANIZZAZIONE MODULARE (Divisa in unità didattiche) MODULO TITOLO DEL MODULO ORE PREVISTE A Richiami di algebra 30

Curve e integrali curvilinei: esercizi svolti

Un triangolo è un insieme di punti del piano costituito da una poligonale chiusa di tre lati e dai suoi punti interni CLASSIFICAZIONE RISPETTO AI

C7. Circonferenza e cerchio

INDICE CAPITOLO 1 CAPITOLO 1

Esercizio geometria delle aree

GEOMETRIA DELLE MASSE

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

QUESITO 2 Risolvi ed effettua la verifica delle seguenti equazioni (quando è possibile).

Le figure solide. Due rette nello spaio si dicono sghembe se non sono complanari e non hanno alcun punto in comune.

- Conoscere il concetto di insieme. - Sapere rappresentare un insieme. - Riconoscere insiemi uguali, inclusi, vuoti.

C C B B. Fig. C4.1 Isometria.

IIS D ORIA - UFC PROGRAMMAZIONE DI DIPARTIMENTO INDIRIZZO TECNICO ECONOMICO PER IL TURISMO MATERIA MATEMATICA ANNO DI CORSO CLASSE TERZA

GEOMETRIA. Studio dei luoghi /relazioni tra due variabili. Studio delle figure (nel piano/spazio) Problemi algebrici sulle figure geometriche

1 La traslazione. 2 La composizione di traslazioni. 3 La rotazione

Programma di Matematica Classe 2^ E/L.L. Anno scolastico 2015/2016

Postulati e definizioni di geometria piana

A T T E N Z I O N E. Ministero dell Istruzione, dell Università e della Ricerca

PROGRAMMAZIONE GENERALE MATEMATICA-INFORMATICA a.s

Verifica di matematica. Nel piano riferito a coordinate ortogonali monometriche (x; y) è assegnata la curva Γ di equazione: 2

Equazione implicita della circonferenza. b= 2 c= 2 2 r 2

Statistica. Alfonso Iodice D Enza

UNITÀ DIDATTICA 2 LE FUNZIONI

CONGRUENZE TRA FIGURE DEL PIANO

LICEO SCIENTIFICO STATALE G. MARCONI FOGGIA. PROGRAMMA DI Matematica. Classe IIIB. Anno Scolastico

Programma di matematica Classe: II BL Docente: Alessandra Mancini Anno scolastico: 2015/2016

Prodotto scalare e prodotto vettoriale. Elisabetta Colombo

CORSO DI RECUPERO DI MATEMATICA PER ALUNNI CLASSI TERZE CON GIUDIZIO SOSPESO

Esercitazione per la prova di recupero del debito formativo

Geometria BATR-BCVR Esercizi 9

variabili. se i limiti esistono e si chiamano rispettivamente derivata parziale rispetto ad x e rispetto ad y.

matematica classe terza Liceo scientifico

Geometria euclidea dello spazio Presentazione n. 6 Solidi di rotazione Prof. Daniele Ippolito Liceo Scientifico Amedeo di Savoia di Pistoia

PROGRAMMA di MATEMATICA A. S. 2015/16 PRIVATISTI CLASSE PRIMA Aritmetica: Gli insiemi numerici N, Z, Q con le operazioni e le proprietà.

1 Applicazioni lineari

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CASSINO - DICeM

In un triangolo un lato è maggiore della differenza degli altri due, pertanto dal triangolo si ha > dividendo per =1.

GEOMETRIA CLASSE IV B A.S.

PROGRAMMA DI MATEMATICA

Transcript:

4 eometria delle aree Tema 4.1 Sia assegnata la distribuzione di aree rappresentata in figura 4.1. determinino: Si a) un riferimento principale di inerzia ed i relativi momenti del secondo ordine; b) l ellisse centrale di inerzia; c) analiticamente e graficamente il centro relativo della retta r indicata in figura; d) analiticamente e graficamente la retta antipolare per il punto P indicato. P 4a a r a a Fig. 4.1: Distribuzione di aree relativa al tema 4.1. a) Si consideri per la distribuzione di aree assegnata il riferimento Cartesiano piano (O, x, y), come indicato in figura 4.. Detta distribuzione può considerarsi 37

38 4. EOMETRI DELLE REE costituita da tre parti: un rettangolo di area 1 = 8a, un quadrato di area = 4a ed un cerchio di area 3 = πa. Per ciascuna delle parti dette si consideri il riferimento locale ( i, x i, y i ) (con i = 1,, 3) centrato nel baricentro i della parte i esima e ad assi paralleli a x e y. Si osservi che ciascuno di detti riferimenti é principale di inerzia per la parte di area cui si riferisce. L area totale risulta: = 1 + 3 = (1 π)a = 8.86a Nel riferimento (O, x, y) le coordinate del baricentro per l intera distribuzione sono: x = S y = y = S x = x d y d = a 1 + a( 3 ) = 3a 1 + a( 3 ) = 1.90a =.81a Introdotto il riferimento (, x o, y o ), baricentrico per l intera distribuzione e con assi paralleli a x e y, i momenti di figura del secondo ordine per ciascuna parte di area e rispetto a tale riferimento risultano: = 4a(a)3 1 = a(4a)3 1 + 1 (y 1 y ) =.97a 4 + 1 (x 1 x ) = 10.74a 4 = 1 (x 1 x )(y 1 y ) = 0.15a 4 I () I () = (a)4 1 + (y y ) = 14.38a 4 = (a)4 1 + (x x ) = 4.60a 4 I () = (x x )(y y ) = 6.5a 4 = πa4 4 + 3(y 3 y ) = 11.03a 4 = πa4 4 + 3(x 3 x ) = 3.35a 4 = 3 (x 3 x )(y 3 y ) = 5.1a 4 essendo x i, y i (con i = 1,, 3) le coordinate del baricentro della porzione i-esima nel riferimento (O, x, y) ed avendo utilizzato i teoremi del trasporto.

39 y 4a y 1 y o 1 x o x 1 a y = y 3 = 3 x = x 3 a O x a Fig. 4.: Riferimenti e notazione per la distribuzione di area relativa al tema 4.1. Pertanto, i momenti di figura del secondo ordine nel riferimento (, x o, y o ) per l intera distribuzione sono: I = I (1) + I () I (3) = 6.3a 4 I = I (1) + I () I (3) = 11.99a 4 I = + I () = 1.55a 4 partire dal riferimento (, x o, y o ), il riferimento principale di inerzia (, ξ, η) per la distribuzione di aree assegnata si individua attraverso l angolo ϕ = 1 { } arctan I = 14.33 o I I Nel riferimento centrale di inerzia (, ξ, η) risulta: I ξ = I + I I η = I + I + I I I I cos ϕ I sin ϕ = 5.9a 4 cos ϕ + I sin ϕ = 1.39a 4 b) I raggi giratori distesi lungo gli assi principali di inerzia sono pari a:

40 4. EOMETRI DELLE REE Iξ ρ ξ = = 0.8a Iη ρ η = = 1.18a e pertanto l ellisse centrale di inerzia si rappresenta qualitativamente come in figura 4.3. c) E immediato ricavare la retta r assegnata si esprime nel riferimento (O, x, y) tramite l equazione: x + y + a = 0 risultando la direzione di r individuata dal versore e r = (1, 1) ed essendo la distanza di O da r pari a a sin (45 o ) = a. Inoltre, dalla precedente, é possibile ricavare la distanza del baricentro della distribuzione da r: d r = ( ) x + y + a =.06a Pertanto, considerata la rappresentazione del versore e r nel riferimento centrale di inerzia { eξ e η } [ ] { } cos ϕ sin ϕ ex = = sin ϕ cos ϕ l equazione della retta r nel riferimento (, ξ, η) risulta: e y { 0.86 0.51 } 0.51ξ + 0.86η +.06a = 0 In definitiva, le coordinate del centro relativo C r per la retta r sono: ξ Cr = e ηρ η d r = 0.34a η Cr = e ξρ ξ d r = 0.8a La costruzione grafica per la determinazione del centro relativo per r é schematicamente illustrata in figura 4.3.

41 y y o C r x o e r r O x Fig. 4.3: Ellisse centrale di inerzia e determinazione grafica del centro relativo della retta r per la distribuzione di aree proposta nel tema 4.1. d) Nel riferimento (O, x, y) il punto P assegnato si individua attraverso il vettore (P O) = (4a, 0). D altro canto, nel riferimento (, x o, y o ) la posizione di P é data da: (P ) = (P O) ( O) = (4a x, y ). Inoltre, nel riferimento principale di inerzia risulta: { (P )ξ (P ) η } [ cos ϕ sin ϕ = sin ϕ cos ϕ ] { (P )x (P ) y } = { 1.34 3.4 } a In virtù di ciò, l equazione della retta antipolare per P nel riferimento (, ξ, η) é: ξ ξ P ρ η + η η P ρ ξ + 1 = 0, 0.96ξ 4.85η + a = 0 La costruzione grafica per la determinazione della retta antipolare per P, r (P ) é illustrata schematicamente in figura 4.4.

4 4. EOMETRI DELLE REE P P r r 1 C r1 r (P) P 1 C r Fig. 4.4: Costruzione grafica per la determinazione della retta antipolare per il punto P in riferimento alla distribuzione di aree proposta nel tema 4.1. Tema 4. Sia assegnata la distribuzione di aree rappresentata in figura 4.5. determinino: Si a) un riferimento principale di inerzia ed i relativi momenti del secondo ordine; b) l ellisse centrale di inerzia; c) il nocciolo centrale di inerzia, utilizzando un procedimento grafico. a) Si consideri per la distribuzione di aree assegnata il riferimento Cartesiano piano (O, x, y), come indicato in figura 4.6. Detta distribuzione può considerarsi costituita da tre parti:: un rettangolo di area 1 = 48a, un rettangolo di area = 7a ed un rettangolo di area 3 = 1a. Per ciascuna delle parti dette si consideri il riferimento locale ( i, x i, y i ) (con i = 1,, 3) centrato nel baricentro i della parte i esima e ad assi paralleli a x e y. Si osservi che ciascuno di detti riferimenti é principale di inerzia per la parte di area cui si riferisce. L area totale risulta: = 1 3 = 9a Nel riferimento (O, x, y), le coordinate del baricentro per l intera distribuzione sono:

43 a 3a a a 5a a Fig. 4.5: Distribuzione di aree relativa al tema 4.. x = S y = y = S x = x d y d = 4a 1 4.5a 3a 3 = 3a 1 0.5a 5a 3 = 4.9a =.78a Introdotto il riferimento (, x o, y o ), baricentrico per l intera distribuzione e con assi paralleli a x e y, i momenti di figura del secondo ordine per ciascuna parte di area e rispetto a tale riferimento risultano: = 8a(6a)3 1 = 6a(8a)3 1 + 1 (y 1 y ) = 146.41a 4 + 1 (x 1 x ) = 60.1a 4 = 1 (x 1 x )(y 1 y ) = 3.15a 4 I () I () = 7a(a)3 1 = a(7a)3 1 + (y y ) = 36.84a 4 + (x x ) = 8.88a 4 I () = (x x )(y y ) = 3.30a 4 = a(6a)3 1 = 6a(a)3 1 + 3 (y 3 y ) = 63.36a 4 + 3 (x 3 x ) = 56.07a 4 = 3 (x 3 x )(y 3 y ) = 34.51a 4

44 4. EOMETRI DELLE REE essendo x i, y i (con i = 1,, 3) le coordinate del baricentro della parte i-esima nel riferimento (O, x, y) ed avendo utilizzato i teoremi del trasporto. y 3 x 3 a y 3 y 1 y o 3a 1 x 1 x o y a O x x a 5a a Fig. 4.6: Riferimenti e notazione per la distribuzione di aree relativa al tema 4.. Pertanto, i momenti di figura del secondo ordine nel riferimento (, x o, y o ) per l intera distribuzione sono: I = I (1) I () I (3) = 46.1a 4 I = I (1) I () I (3) = 175.18a 4 I = I () = 34.66a 4 partire dal riferimento (, x o, y o ), il riferimento principale di inerzia (, ξ, η) per la distribuzione di aree assegnata si individua attraverso l angolo ϕ = 1 { } arctan I = 14.1 o I I Nel riferimento centrale di inerzia risulta: I ξ = I + I I η = I + I + I I I I cos ϕ I sin ϕ = 37.49a 4 cos ϕ + I sin ϕ = 183.90a 4 b) I raggi giratori distesi lungo gli assi principali di inerzia sono pari a:

45 Iξ ρ ξ = = 1.14a Iη ρ η = =.5a e pertanto l ellisse centrale di inerzia si rappresenta qualitativamente come in figura 4.7. y y o x o O x Fig. 4.7: Ellisse centrale di inerzia per la distribuzione di aree proposta nel tema 4.. c) Il nocciolo si determina attraverso le costruzioni grafiche riportate schematicamente ed in modo qualitativo in figura 4.8. In particolare, l inviluppo convesso della distribuzione di aree assegnata fornisce i punti di bordo del nocciolo centrale. Si noti che, risultando detto inviluppo convesso racchiuso in una figura poligonale a 6 lati, il bordo del nocciolo presenta 6 vertici (in figura indicati con C i ), centri relativi per le rette limite r i (i = 1,..., 6).

46 4. EOMETRI DELLE REE r 4 r 3 r 5 C 6 C 1 r C 5 C 4 C 3 C r 6 r 1 Fig. 4.8: Costruzione grafica per la determinazione del nocciolo centrale di inerzia relativo alla la distribuzione di aree del tema 4..