Statik: hızlı tekrar paketi

Formül kâğıtları, her konunun temel yöntem adımları ve 12 alıştırma sorusu; tam çözümler en sonda.

Yeni sorularDerse dön

Yazdırma penceresinde, bir kopyayı cihazınızda saklamak için “PDF olarak kaydet” seçeneğini seçin.

1Formüller ve yöntemler

Vektörler: skaler ve vektörel çarpım

Büyüklük
|a| = √(ax² + ay² + az²)
Birim vektör
û = a/|a|
Açıdan bileşenler
Fx = F·cos θ, Fy = F·sin θ
Skaler çarpım
a·b = axbx + ayby + azbz = |a||b|cos θ
a’nın b üzerindeki skaler izdüşümü
a·b/|b|
İş
W = F·d
Vektörel çarpım
a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx)
Alanlar
paralelkenar |a × b|, üçgen ½|a × b|
O’ya göre moment
MO = r × F, r = A − O
Paralelyüzlünün hacmi
V = |a·(b × c)|

Yöntem

  1. Her vektörü bileşenleriyle yazın; büyüklük ve açıyla verilen bir kuvvet için F·cos θ ve F·sin θ kullanın.
  2. Uzunluklar ve doğrultular için √(x² + y² + z²) büyüklüğünü ve a/|a| birim vektörünü kullanın.
  3. Açılar, izdüşümler, diklik ve iş için skaler çarpımı kullanın: a·b = |a||b|cos θ.
  4. Dik vektörler, alanlar ve momentler için vektörel çarpımı kullanın: üç bileşeni dikkatle yazın ve a × b sırasını koruyun.

Kiriş mesnet tepkileri

Denge
ΣFx = 0, ΣFy = 0, ΣM = 0
Düzgün yük
bileşke w·L, yükün ortasında
Moment
M = F·d

Yöntem

  1. Serbest cisim diyagramı çizin ve her mesneti tepkileriyle değiştirin.
  2. Her yayılı yükü ağırlık merkezine etkiyen tek bir kuvvetle değiştirin.
  3. Diğer mesnetteki tepkiyi bulmak için bir mesnete göre moment alın.
  4. Kalan tepkiyi ΣFy = 0 ile bulun ve ikinci bir moment denklemiyle kontrol edin.

Kafes: düğüm yöntemi

Düğüm yöntemi
ΣFx = 0, ΣFy = 0 at each joint
Kesit yöntemi
ΣM = 0 about a cut point
Çubuk kuvveti
pozitif = çekme, negatif = basınç

Yöntem

  1. Tüm kafes sistemin mesnet tepkilerini bulun.
  2. Düğüm noktaları yöntemi: en fazla iki bilinmeyen çubuk kuvveti olan bir düğümden başlayın ve ΣFx = 0 ile ΣFy = 0 kullanın.
  3. Kesim yöntemi: gereken çubuktan kesin ve diğer bilinmeyen çubukların kesiştiği bir noktaya göre moment alın.
  4. Çekme varsayın; negatif cevap basınç demektir.

Çerçeveler ve makineler

Her elemanın dengesi
ΣFx = 0, ΣFy = 0, ΣM = 0
İki kuvvet elemanı
kuvvet, iki pimini birleştiren doğru boyunca
Pim kuvveti
birleştirdiği iki elemanda eşit ve zıt yönlü
Pim kuvvetinin büyüklüğü
F = √(Fx² + Fy²)
Kaldıraç, pense, dirsekli kol
Fin·a = Fout·b
Mafsallı mengene (toggle)
Flink = F/(2 sin θ), Q = F/(2 tan θ)
Düzgün yük
bileşke w·L, yükün ortasında

Yöntem

  1. Tüm yapının şemasını çizin ve bilinmeyen sayısı üçü geçmiyorsa mesnet tepkilerini bulun.
  2. İki kuvvet elemanlarını belirleyin: yalnızca iki pimden yüklenen elemanlarda kuvvet, pimler arasındaki doğru boyunca etkir.
  3. Çerçeveyi parçalarına ayırın ve her elemanı tek başına çizin; elemanların birleştiği yerlerde pim kuvvetleri eşit ve zıt yönlü olsun.
  4. Her eleman için bilinmeyen kuvvetlerin etkidiği bir pime göre moment alın, sonra ΣFx = 0 ve ΣFy = 0 denklemlerini kullanın; bileşenleri en sonda bir büyüklükte birleştirin.

Kesme kuvveti ve eğilme momenti

Kesme ve moment
V = bir taraftaki ΣF, M = bir taraftaki ΣF·d
Eğilme gerilmesi
σ = M·y/I
Dikdörtgen
I = bh³/12
Kesit modülü
W = I/ymax
Basit mesnetli, düzgün yük
Mmax = wL²/8

Yöntem

  1. Mesnet tepkilerini tüm kirişin dengesinden bulun.
  2. Kirişi gereken kesitten kesin ve bir tarafı tutun.
  3. Kesme kuvveti: o taraftaki düşey kuvvetlerin toplamı. Eğilme momenti: bunların kesite göre momentlerinin toplamı.
  4. En büyük moment için kesme kuvvetinin sıfır olduğu yeri bulun.

Ağırlık merkezi ve atalet momenti

Ağırlık merkezi
ȳ = ΣAiyi/ΣAi
Dikdörtgen
I = bh³/12
Paralel eksen teoremi
I = Ic + A·d²
Bileşik kesit
I = Σ(Ic,i + Aidi²)

2Alıştırma soruları

1.Vektörler: skaler ve vektörel çarpımOrta
xyzab

a = (5, −4, −2) ve b = (−3, k, −5) vektörlerinin dik olduğu k değerini bulun.

a = (5, −4, −2)b = (−3, k, −5)
k =
2.Vektörler: skaler ve vektörel çarpımZor
xyzab

a = (5, −1, −6) ve b = (1, −5, −3) vektörlerinin gerdiği paralelkenarın alanını A bulun.

a = (5, −1, −6)b = (1, −5, −3)
A =
3.Kiriş mesnet tepkileriOrta
P1​ = 45 kNP2​ = 25 kNABRA​RB​ = ?1,5 m2,5 m1 m

Basit mesnetli kirişin A’da sabit mafsalı, B’de kayıcı mesnedi var. Düşey mesnet tepkisi RB değerini bulun.

L = 5 mP1 = 45 kN @ 1,5 mP2 = 25 kN @ 4 m
RB = kN
4.Kiriş mesnet tepkileriZor
w = 4 kN/mP = 25 kNABRA​ = ?RB​2 m2 m2 m

Basit mesnetli kirişin A’da sabit mafsalı, B’de kayıcı mesnedi var. Düşey mesnet tepkisi RA değerini bulun.

L = 6 mP = 25 kN @ 2 mw = 4 kN/m, 4 ile 6 m arasında
RA = kN
5.Kafes: düğüm yöntemiOrta
ABBCACACB10 kN5 m2 m4 m

AB çubuğundaki FAB kuvvetini düğüm yöntemiyle bulun. Çekmeyi pozitif, basıncı negatif verin.

açıklık = 5 myükseklik = 4 mB, A’dan 2 m uzaktadüşey yük = 10 kN
FAB = kN
6.Kafes: düğüm yöntemiZor
ABBCACACB55 kN15 kN8 m5 m3 m

AB çubuğundaki FAB kuvvetini düğüm yöntemiyle bulun. Çekmeyi pozitif, basıncı negatif verin.

açıklık = 8 myükseklik = 3 mB, A’dan 5 m uzaktadüşey yük = 55 kNyatay yük = 15 kN ←
FAB = kN
7.Çerçeveler ve makinelerOrta
OAB120 NQ100 mm75 mmFO​ = ?

Gösterilen dirsekli kol O pimi etrafında dönüyor. A’daki (100 mm O’dan) 120 N’luk düşey bir kuvvet, B’deki (O’nun 75 mm üzerinde) yatay bir kuvvetle dengeleniyor. Pim tepkisinin büyüklüğünü FO bulun.

F = 120 NOA = 100 mmOB = 75 mm
FO = N
8.Çerçeveler ve makinelerZor
4 kN3,2 m1,5 m2,5 m0,96 mABCDEK

Gösterilen A çerçevesi, birbirinden 3,2 m uzaktaki A pimi ve B makarası üzerinde duruyor; tepe pimi C 4 m yüksekte, yatay DE bağı ise zeminden 1,5 m yukarıda. AC bacağına, A’dan (yatayda) 0,96 m uzaktaki K noktasında 4 kN’luk düşey bir yük etkiyor. C pimi’nin BC bacağına uyguladığı kuvvetin büyüklüğünü C bulun.

P = 4 kNAB = 3,2 mC’nin yüksekliği = 4 mDE’nin yüksekliği = 1,5 mA’dan K’ya yatay uzaklık = 0,96 m
C = kN
9.Kesme kuvveti ve eğilme momentiOrta
4 kN/m35 kNABCDEFG2 m2 m2 m2 m2 m2 m

A’dan G’ye işaretler kirişi altı eşit parçaya böler. Eğilme momenti hangi işarette büyüklükçe en büyüktür, sehim yapan veya yapmayan? Diyagramda ona tıklayın.

35 kN @ 4 m4 kN/m, 4–8 m
  1. 1A (x = 0 m)
  2. 2B (x = 2 m)
  3. 3C (x = 4 m)
  4. 4D (x = 6 m)
  5. 5E (x = 8 m)
  6. 6F (x = 10 m)
  7. 7G (x = 12 m)
10.Kesme kuvveti ve eğilme momentiZor
w = 10 kN/mP = 30 kNABkesit7 m3 m

A mesnedinden x = 7 m uzaklıktaki kesitte eğilme momenti Mx değerini bulun. Alt lifleri çeken momentleri ve sol yüzde yukarı doğru kesme kuvvetini pozitif alın.

L = 10 mP = 30 kN @ 7 mw = 10 kN/m, 0 ile 10 m arasındax = 7 m
Mx = kN·m
11.Ağırlık merkezi ve atalet momentiOrta
280180t = 20ȳ = ?boyutlar mm cinsinden

Bir U kesit açık tarafı yukarıda duruyor: 280 mm genişliğinde bir taban levhası ve toplam 180 mm yüksekliğinde iki dik kol. Taban ve kolların hepsi 20 mm kalınlığındadır. Ağırlık merkezinin alt kenardan yüksekliği ȳ değerini bulun.

b = 280 mmh = 180 mmt = 20 mm
ȳ = mm
12.Ağırlık merkezi ve atalet momentiZor
110230183002016xboyutlar mm cinsinden

Kaynaklı bir I kesitin 110 × 18 mm üst başlığı, 300 mm yüksekliğinde ve 16 mm kalınlığında gövdesi ve 230 × 20 mm alt başlığı vardır (genişlik × kalınlık). Ağırlık merkezinden geçen yatay x eksenine göre atalet momenti Ix değerini bulun.

üst başlık: 110 × 18 mmgövde: 16 × 300 mmalt başlık: 230 × 20 mm
Ix = × 10⁶ mm⁴

3Çözeltiler

1.Vektörler: skaler ve vektörel çarpım

Cevap: k = −1,25

Dot product: a·b = axbx + ayby + azbz = |a|·|b|·cos θ, a scalar. It gives the angle between two vectors, cos θ = a·b/(|a|·|b|), and it is zero when they are perpendicular. The scalar projection of a onto b is a·b/|b|, and a constant force F moving through a displacement d does work W = F·d.

Skaler çarpım sıfıra eşit

a·b = 5·(−3) + (−4)·k + (−2)·(−5) = 0
−5 + (−4)·k = 0

k için çözün

k = −(−5)/(−4) = −1,25

Cevap

k = −1,25
2.Vektörler: skaler ve vektörel çarpım

Cevap: A = 37,23

Cross product: a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx) is perpendicular to both vectors, and |a × b| = |a|·|b|·sin θ is the area of the parallelogram they span (the triangle has half of it). Order matters: b × a = −(a × b). The moment of a force F applied at point A about point O is MO = r × F, with r = A − O.

Vektörel çarpım

(a × b)x = aybz − azby = (−1)·(−3) − (−6)·(−5) = −27
(a × b)y = azbx − axbz = (−6)·1 − 5·(−3) = 9
(a × b)z = axby − aybx = 5·(−5) − (−1)·1 = −24

Alan

A = |a × b| = √((−27)² + 9² + (−24)²) = 37,23

Cevap

A = 37,23
3.Kiriş mesnet tepkileri

Cevap: RB = 33,5 kN

Statik denge: durgun bir cisim için herhangi bir noktaya göre ΣFx = 0, ΣFy = 0 ve ΣM = 0. Bir mesnede göre moment almak o mesnedin tepkisini denklemden çıkarır.

P1​ = 45 kNP2​ = 25 kNABRA​RB​1,5 m2,5 m1 m

Serbest cisim diyagramı

Mesnetleri tepki kuvvetleriyle değiştirin. Kayıcı mesnet bir düşey tepki verir; yalnızca düşey yükler varsa sabit mafsal da bir düşey tepki verir.

Denge

A’ya göre momentler, saat yönünün tersi pozitif. Ardından düşey kuvvet dengesi.

ΣMA = 0: RB·5 = 45·1,5 + 25·4
RB = 167,5/5 = 33,5 kN
ΣFy = 0: RA = 70 − 33,5 = 36,5 kN

Cevap

RB = 33,5 kN
4.Kiriş mesnet tepkileri

Cevap: RA = 18 kN

Statik denge: durgun bir cisim için herhangi bir noktaya göre ΣFx = 0, ΣFy = 0 ve ΣM = 0. Bir mesnede göre moment almak o mesnedin tepkisini denklemden çıkarır.

w = 4 kN/mP = 25 kNABRA​RB​2 m2 m2 m

Serbest cisim diyagramı

Mesnetleri tepki kuvvetleriyle değiştirin. Kayıcı mesnet bir düşey tepki verir; yalnızca düşey yükler varsa sabit mafsal da bir düşey tepki verir.

Denge

A’ya göre momentler, saat yönünün tersi pozitif. Ardından düşey kuvvet dengesi.

Yayılı yük bileşkesi: W = w·ℓ = 4·2 = 8 kN, x̄ = 5 m noktasında etkir
ΣMA = 0: RB·6 = 25·2 + 4·2·5
RB = 90/6 = 15 kN
ΣFy = 0: RA = 33 − 15 = 18 kN

Cevap

RA = 18 kN
5.Kafes: düğüm yöntemi

Cevap: FAB = −6,708 kN

Düğüm yöntemi: bir kafesin her düğümü dengededir; bu yüzden her düğümde ΣFx = 0 ve ΣFy = 0. En fazla iki bilinmeyen çubuk kuvveti olan bir düğümden başlayın. Negatif sonuç çubuğun basınçta olduğunu gösterir.

ABBCACACB10 kNAy​Cy​

Mesnet tepkileri

Tüm kafesin dengesi. A’ya göre momentler, saat yönünün tersi pozitif.

ΣMA = 0: Cy·5 = 10·2 → Cy = 4 kN
ΣFy = 0: Ay = 10 − 4 = 6 kN

A düğümü

Her çubuğun çekmede olduğunu (düğümden dışarı çektiğini) varsayın. A’da yalnızca AB’nin düşey bileşeni var.

sin α = 4/4,472 = 0,8944
ΣFy = 0: Ay + FAB·sin α = 0
FAB = −6/0,8944 = −6,708 kN

Cevap

FAB = −6,708 kN (basınç)
6.Kafes: düğüm yöntemi

Cevap: FAB = −51,02 kN

Düğüm yöntemi: bir kafesin her düğümü dengededir; bu yüzden her düğümde ΣFx = 0 ve ΣFy = 0. En fazla iki bilinmeyen çubuk kuvveti olan bir düğümden başlayın. Negatif sonuç çubuğun basınçta olduğunu gösterir.

ABBCACACB55 kN15 kNAy​Cy​Ax​

Mesnet tepkileri

Tüm kafesin dengesi. A’ya göre momentler, saat yönünün tersi pozitif.

ΣMA = 0: Cy·8 = 55·5 − 15·3 → Cy = 28,75 kN
ΣFy = 0: Ay = 55 − 28,75 = 26,25 kN
ΣFx = 0: Ax = 15 kN

A düğümü

Her çubuğun çekmede olduğunu (düğümden dışarı çektiğini) varsayın. A’da yalnızca AB’nin düşey bileşeni var.

sin α = 3/5,831 = 0,5145
ΣFy = 0: Ay + FAB·sin α = 0
FAB = −26,25/0,5145 = −51,02 kN

Cevap

FAB = −51,02 kN (basınç)
7.Çerçeveler ve makineler

Cevap: FO = 200 N

Makineler: penseler, kaldıraçlar, bağlantı sistemleri ve kıskaçlar bir giriş kuvvetini daha büyük ya da farklı yönlü bir çıkış kuvvetine çevirir. Bir parçayı serbest cisim olarak çizin ve dönme noktasına göre moment alın: pim kuvveti denklemden çıkar ve Fin·a = Fout·b mekanik kazancı a/b olarak verir. Pim kuvveti, aynı parça için ΣF = 0 denkleminden bulunur. Mafsallı bir mengenede iki bağlantı elemanı sığ bir θ açısıyla buluşur; her bağlantı elemanı bir iki kuvvet elemanıdır, bu yüzden bağlantı noktasındaki küçük bir F kuvveti büyük F/(2 sin θ) eleman kuvvetleri ve F/(2 tan θ) sıkma kuvveti oluşturur.

B’deki kuvvet

Q = 120·100/75 = 160 N

Pim tepkisi

Ox = 160 N, Oy = 120 N
FO = √(160² + 120²) = 200 N

Cevap

FO = 200 N
8.Çerçeveler ve makineler

Cevap: C = 1,425 kN

Çerçeveler ve makineler: kafesten farklı olarak bir çerçeve, en az bir elemanında ikiden fazla noktada kuvvet taşır veya pimleri arasında bir yük bulunur. Önce iki kuvvet elemanlarını arayın: yalnızca iki pimden yüklenen bir elemanın kuvveti bu pimlerden geçen doğru boyuncadır, bu yüzden iki değil, bir bilinmeyen ekler. Sonra bilinmeyen sayısı üçü geçmiyorsa mesnet tepkileri için tüm yapıyı kullanın. Son olarak çerçeveyi parçalarına ayırın: her elemanı ayrı çizin, pim kuvvetleri birleştirdikleri iki elemanda eşit ve zıt yönlü olsun ve onun için ΣFx = 0, ΣFy = 0 ve ΣM = 0 yazın. Bir pime göre moment almak, o pim kuvvetinin iki bileşenini de denklemden çıkarır.

B’deki mesnet tepkisi

By = 4·0,96/3,2 = 1,2 kN

Bağ kuvveti

T = 1,2·1,6/2,5 = 0,768 kN

BC üzerindeki pim kuvveti

Cx = 0,768 kN, Cy = −1,2 kN
C = √(0,768² + 1,2²) = 1,425 kN

Cevap

C = 1,425 kN
9.Kesme kuvveti ve eğilme momenti

Cevap: C (x = 4 m)

En büyük eğilme momenti: M, kesme kuvvetinin değiştiği her yerde eğim değiştirir, yani tepeleri kesme kuvvetinin sıfırdan geçtiği yerlerdedir: tekil bir yükün altında, yayılı bir yükün içinde veya bir konsolun mesnedi üzerinde. Konsol kirişin ankastre mesnedinde moment duvarda en büyüktür. M’nin büyüklüğünü o yerlerde, sehim yapan veya yapmayan, karşılaştırın.

Mesnet tepkileri

Bir mesnete göre moment alın, sonra düşey kuvvet dengesini kullanın.

R1 = 31,33 kN, R2 = 19,67 kN

Her işaretteki eğilme momenti

Kesimin bir yanındaki tüm kuvvetlerin momentlerini toplayın. Sehim yapan pozitif, tersi negatiftir.

MA = 0, MB = 62,67, MC = 125,3 kN·m, MD = 110, ME = 78,67, MF = 39,33, MG = 0

Cevap

İşaret C: MC = 125,3 kN·m
10.Kesme kuvveti ve eğilme momenti

Cevap: Mx = 168 kN·m

Kesit yöntemi: iç kuvvetleri istediğiniz yerde kirişi kesin ve bir tarafı tutun. Kesme kuvveti V o taraftaki düşey kuvvetleri, eğilme momenti M ise onların kesite göre momentlerini dengeler.

Mesnet tepkileri

Tüm kirişin dengesi.

Yayılı yük bileşkesi: W = w·ℓ = 10·10 = 100 kN, x̄ = 5 m noktasında etkir
ΣMA = 0: RB·10 = 30·7 + 10·10·5
RB = 710/10 = 71 kN
ΣFy = 0: RA = 130 − 71 = 59 kN
w = 10 kN/mP = 30 kNABRA​ = 59RB​ = 71kesit7 m3 m

x = 7 m noktasında kesin ve sol parçayı tutun

Yalnızca kesitin solundaki kuvvetler dikkate alınır. Yayılı yükün bir kısmı, o kısmın ortasında tek bir kuvvet gibi etkir.

M = RA·x − (kesitin solundaki her yük × kesite uzaklığı)
Mx = 59·7 − 10·7·3,5 = 168 kN·m

Cevap

Mx = 168 kN·m
11.Ağırlık merkezi ve atalet momenti

Cevap: ȳ = 58 mm

Bileşik alanlar: kesiti dikdörtgenlere ayırın. Ağırlık merkezi alanlarla ağırlıklı ortalamadır: ȳ = ΣAᵢyᵢ/ΣAᵢ. Ağırlık merkezi eksenine göre atalet momenti, her parçanın kendi bh³/12 değerini ve paralel eksen terimi A·d²’yi toplar; d, parçanın ağırlık merkezinin genel ağırlık merkezine uzaklığıdır. Eğilme gerilmesi σ = M·y/I’dır.

Dikdörtgenlere ayırın

Tabanı tam genişlikte ve iki kolu onun üstünde (yükseklik h − t) alın; böylece hiçbir şey iki kez sayılmaz.

baz: A1 = 280·20 = 5600 mm², y1 = 10 mm
iki kol: A2 = 2·20·160 = 6400 mm², y2 = 20 + 160/2 = 100 mm

Ağırlık merkezi

ȳ = (5600·10 + 6400·100)/12000 = 58 mm

Cevap

ȳ = 58 mm
12.Ağırlık merkezi ve atalet momenti

Cevap: Ix = 188,4 × 10⁶ mm⁴

Bileşik alanlar: kesiti dikdörtgenlere ayırın. Ağırlık merkezi alanlarla ağırlıklı ortalamadır: ȳ = ΣAᵢyᵢ/ΣAᵢ. Ağırlık merkezi eksenine göre atalet momenti, her parçanın kendi bh³/12 değerini ve paralel eksen terimi A·d²’yi toplar; d, parçanın ağırlık merkezinin genel ağırlık merkezine uzaklığıdır. Eğilme gerilmesi σ = M·y/I’dır.

Üç dikdörtgene ayırın

Her y’yi alt kenardan ölçün.

üst başlık: A = 1980 mm², y = 329 mm
gövde: A = 4800 mm², y = 170 mm
alt başlık: A = 4600 mm², y = 10 mm

Ağırlık merkezi

ȳ = (1980·329 + 4800·170 + 4600·10)/11380 = 133 mm

Paralel eksen teoremi

üst başlık: 110·18³/12 + 1980·196² = 7,613 × 10⁷ mm⁴
gövde: 16·300³/12 + 4800·37,01² = 4,257 × 10⁷ mm⁴
alt başlık: 230·20³/12 + 4600·123² = 6,973 × 10⁷ mm⁴
Ix = 7,613 × 10⁷ + 4,257 × 10⁷ + 6,973 × 10⁷
Ix = 1,884 × 10⁸ mm⁴ = 188,4 × 10⁶ mm⁴

Cevap

Ix = 188,4 × 10⁶ mm⁴

ExamProblems · examproblems.com/courses/statics