Mechanica - virtuele arbeid en potentiële energie

Moderator: physicalattraction

Reageer
Gebruikersavatar
Berichten: 689

Mechanica - virtuele arbeid en potenti

Ik heb eerder in mijn studies al de methode van virtuele arbeid gezien om achter verschillende krachtcomponenten of hoeken te komen in een evenwichtsstand. Nu mijn studies verder gevorderd zijn wordt de methode van virtuele arbeid niet meer specifiek uitgelegd, maar ze wordt wel nog gebruikt. Met de volgende oefening heb ik dan ook even moeite, ik zie niet direct hoe ze eraan komen:
HP0004.jpg
HP0004.jpg (365.19 KiB) 631 keer bekeken
Ik snap wel hoe ze komen aan de volgende 2 opsommingspuntjes, maar ging dit niet direct zelf gedaan hebben:
  • de virtuele arbeid van de horizontale component
    \(P\)
    bedraagt
    \(8P \cdot L \cdot \cos (\theta + \delta \theta)\)
  • de virtuele arbeid van de verticale component
    \(4P\)
    bedraagt
    \(4P \cdot L \cdot \sin (\theta + \delta \theta)\)
Moet je om de virtuele arbeid (laten we die hier
\(\delta W\)
noemen) te berekenen niet stellen dat deze arbeid gelijk is aan alle krachten maal een virtuele verplaatsing opgeteld met alle momenten maal een virtuele (kleine) hoekverdraaiing?

In mijn handboek berekenen ze precies, voor de horizontale component,
\(\delta W = F \cdot \delta u = P \cdot 8 \cdot L \cdot \cos (\theta + \delta \theta)\)
en zetten ze dus de virtuele verplaatsing
\(\delta u\)
om in een term die een virtuele rotatie (en het gevraagde) bevat, namelijk
\(\delta u = 8 \cdot L \cdot \cos (\theta + \delta \theta)\)
. Dit mag uiteraard, want je zet de virtuele translatie om in term met een virtuele (kleine) rotatie, maar hoe weet je dat dit in een geval als dit moet? Ja, ik zie dat het uitkomt, maar als je de oefening zelf wil oplossen, hoe weet je dat dan?

Hoe ze aan de virtuele arbeid van de verticale component komen, is gelijkaardig met die van de horizontale component. In mijn handboek berekenen ze, voor de verticale component,
\(\delta W = F \cdot \delta u = 4P \cdot L \cdot \sin (\theta + \delta \theta)\)
en zetten ze dus weer de virtuele verplaatsing
\(\delta u\)
om in een term die een virtuele rotatie (en het gevraagde) bevat, namelijk
\(\delta u = L \cdot \sin (\theta + \delta \theta)\)
.

Als ik het goed begrijp (maar dit is één van mijn vragen), tel je dan je termen van de arbeid (virtueel en ogenblikkelijk) samen en probeer je daarin de virtuele arbeid af te zonderen en ervoor te zorgen dat de krachtfactor van de virtuele arbeid nul is (of hier de momentfactor aangezien we het hebben omgezet naar een virtuele rotatie)?

Vroeger lostten we oefeningen namelijk anders op met een methode van de virtuele arbeid. Het principe is hetzelfde, maar het stappenplan was anders.

De methode van potentiële energie is nieuw, maar ze lossen hier een eenvoudige voorbeeldsoefening op om te tonen hoe gelijk ze zijn. Één van mijn vragen is dan ook hoe je precies de potentiaalfunctie vindt die de potentiële energie uitdrukt in functie van je stangenstelsel. De oplossing van de oefening begint ook op de pagina die ik hierboven al plaatste, en gaat verder bovenaan volgend blad:
HP0005.jpg
HP0005.jpg (287.74 KiB) 616 keer bekeken
Als ik het na jullie reacties goed begrijp, zal ik oefening 1.6.2 zelf oplossen.

Dus, even opgesomd, mijn vragen.
  • Hoe weet je dat je de virtuele translatie in een rotatie moet omzetten om tot het gevraagde te komen? Moet je gewoon substitueren tot het gevraagde voorkomt in je uitdrukking van virtuele arbeid, en deze dan gelijkstellen aan nul?
  • Klopt het als ik zeg dat je, na het bekomen van je uitdrukking voor de virtuele arbeid, je dan je termen van de arbeid (virtueel en ogenblikkelijk) samentelt en probeert daarin de virtuele arbeid af te zonderen en ervoor te zorgen dat de krachtfactor van de virtuele arbeid nul is (of hier de momentfactor aangezien we het hebben omgezet naar een virtuele rotatie)?
  • Hoe vind je precies de potentiaalfunctie die de potentiële energie uitdrukt in functie van je stangenstelsel?
Alvast bedankt!

Denis
"Her face shown like the sun that I strived to reach."

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 51.270

Re: Mechanica - virtuele arbeid en potenti

Iemand die hier een handje kan toesteken?
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN...
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

Gebruikersavatar
Berichten: 689

Re: Mechanica - virtuele arbeid en potenti

Dankje, Jan.

Ik heb vooral moeite met de methode van potentiële energie, als iemand me daarmee zou kunnen helpen?

De methode van de virtuele arbeid snap ik wel, maar zou ik niet altijd via deze stappen toepassen. Hoe dan ook, toegepast op oefening 1.6.2 (staat ook in de scans, maar niet uitgewerkt) krijgen we dan als oplossing:

De virtuele arbeid van de horizontale component bedraagt
\(W_{HOR} = F_{HOR} \cdot \delta u = P \cdot \left[ 2L \cos (\theta + \delta \theta ) + L \cos (\theta + \delta \theta ) \right] = P \cdot 3L \cos (\theta + \delta \theta )\)
De virtuele arbeid van de verticale component bedraagt
\(W_{VER} = F_{VER} \cdot \delta u = 15 \cdot 2L \sin (\theta + \delta \theta ) = 30L \cdot \sin (\theta + \delta \theta )\)
De totale virtuele arbeid bestaat nu uit twee delen, 1 deel te wijtena an de ogenblikkele evenwichtsstand θ en een tweede deel te wijten aan de virtuele verplaatsing δθ.
\(W + \delta W = W_{HOR} + W_{VER} = \mbox{(uitwerken)} = 3PL \cos (\theta ) + 30L \sin (\theta ) + \left( 30L \cos (\theta ) - 3PL \sin ( \theta ) \right) \cdot \delta \theta\)
Daarvan is de laatste term te wijten aan de virtuele verplaatsing en wanneer we deze gelijkstellen aan nul bekomen we dat de kracht P gelijk is aan 10N.

De virtuele arbeidsmethode heb ik dus onder de knie. Kan iemand me helpen met de potentiële energie-methode?

Denis
"Her face shown like the sun that I strived to reach."

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 51.270

Re: Mechanica - virtuele arbeid en potenti

Verplaatst naar het natuurkundeforum
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN...
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

Gebruikersavatar
Berichten: 689

Re: Mechanica - virtuele arbeid en potenti

Sorry voor het bumpen... Maar, niemand?
"Her face shown like the sun that I strived to reach."

Reageer