Fondamenti di meccanica teorica e applicata

587 Pages·2015·16.182 MB·Italian

by  McGraw Hill Education

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collana di istruzione scientifica
serie di ingegneria meccanica
3
Fondamenti di meccanica teorica e
applicata
Terza edizione
Nicolò Bachschmid
Stefano Bruni
Andrea Collina
Bruno Pizzigoni
Ferruccio Resta
Alberto Zasso
ESERCIZIARIO
a cura di
Egidio Di Gialleonardo, Daniele Rocchi, Michele Vignati
McGraw-Hill Education
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Via Ripamonti, 89 - 20141 Milano.
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2003 s.r.l.
via Ripamonti, 89
20141 Milano
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Publisher: Paolo Roncoroni
Acquisition Editor: Alessandra Pagani
Produzione: Donatella Giuliani
Grafica di copertina: FeelItalia, Milano
Realizzazione ePub: codeMantra
ISBN 978-88-386-9347-2
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Indice
Prefazione XI
1 Introduzione 1
1.1 La modellazione di un sistema meccanico 2
1.2 Analisi e sintesi di un sistema meccanico 2
1.3 Contenuti e organizzazione del testo 3
2 Cinematica del punto e del corpo rigido 7
2.1 Cinematica del punto nel piano 7
2.2 Cinematica del corpo rigido nel piano 23
2.2.1 Definizioni relative al movimento in un corpo 23
2.2.2 Definizione di corpo rigido 24
2.2.3 Gradi di libertà del corpo rigido nel piano e
classificazione dei moti rigidi 26
2.2.4 Atto di moto rigido piano 30
2.2.5 Velocità e accelerazioni dei punti di un corpo rigido
33
2.2.6 Vincoli 38
2.3 Cinematica del punto: studio mediante sistemi di riferimento
relativi 44
2.3.1 Cinematica del punto: teorema dei moti relativi nel
piano 46
2.3.2 Confronto con l’approccio con i numeri complessi
54
6
Esercizi svolti 56
3 Cinematica dei sistemi di corpi rigidi 65
3.1 Introduzione 65
3.1.1 Meccanismi e strutture 66
3.1.2 Esempi di sistemi articolati e loro impiego 67
3.1.3 Computo dei gradi di libertà di un sistema di corpi
rigidi 69
3.1.4 Catene cinematiche aperte e chiuse 70
3.2 Cinematica del manipolatore piano R–R 74
3.3 Manovellismo ordinario centrato 76
3.3.1 Approssimazioni del primo e secondo ordine del
moto del piede di biella 81
3.4 Altri sistemi articolati 83
3.4.1 Quadrilatero articolato 83
3.4.2 Cinematica del glifo oscillante 86
Esercizi svolti 92
4 Statica dei sistemi di corpi rigidi 99
4.1 Statica del punto e del corpo rigido 99
4.1.1 Momento di un sistema di forze, forze parallele,
coppia 100
4.1.2 Sistemi di forze equipollenti 104
4.1.3 Effetto dei vincoli sulla statica di un corpo rigido
105
4.2 Statica dei sistemi di corpi rigidi 107
7
4.3 Il problema statico per i meccanismi e per le strutture
isostatiche 108
4.4 Le azioni interne in un sistema di travi 111
4.5 Il principio dei lavori virtuali 114
4.5.1 Lavoro virtuale di una coppia 116
5 Geometria delle masse 119
5.1 Introduzione 119
5.2 Baricentro di massa 119
5.2.1 Il baricentro come centro delle forze peso 121
5.3 Momento di inerzia di massa 122
Esercizi svolti 125
6 Dinamica dei sistemi di corpi rigidi 127
6.1 Principio di D’Alémbert ed equazioni della dinamica 127
6.1.1 Punto materiale 128
6.1.2 Corpo rigido 128
6.1.3 Sistema di corpi rigidi 132
6.2 Il principio dei lavori virtuali nella dinamica 132
6.3 Equazione del bilancio delle potenze 134
6.3.1 Energia cinetica di un corpo rigido 135
6.3.2 Teorema dell’energia cinetica 137
6.4 Le equazioni di Lagrange 138
6.4.1 Forze conservative e seconda forma delle equazioni
di Lagrange 138
6.4.2 Forze dissipative viscose 140
8
6.5 Cinetostatica e dinamica dei sistemi meccanici 141
6.5.1 Analisi cinetostatica di un motore alternativo
monocilindrico 143
Esercizi svolti 146
7 Azioni mutue tra elementi di macchine 153
7.1 Introduzione 153
7.2 Il contatto tra solidi 153
7.2.1 Attrito nei solidi a contatto 155
7.2.2 Attrito statico (condizione di aderenza) 156
7.2.3 Attrito dinamico 158
7.2.4 Contatto di rotolamento 164
7.2.5 Resistenza al rotolamento (attrito volvente) 165
7.3 Critica ai modelli elementari di attrito 172
7.4 Usura nel contatto tra solidi 176
7.4.1 Un modello elementare di usura 177
7.5 Azioni tra solido e fluido 182
7.5.1 Azioni fluidodinamiche in condizioni stazionarie 182
7.5.2 Azioni fluidodinamiche in condizioni non stazionarie
194
7.5.3 Distacco di vortici 195
7.5.4 Cenni alla lubrificazione 198
7.5.5 La lubrificazione mediata idrodinamica 199
Esercizi svolti 202
9
8 Dinamica della macchina a un grado di libertà 213
8.1 Considerazioni generali 213
8.2 Il motore 214
8.2.1 Caratteristica meccanica di un motore a
combustione interna 218
8.2.2 Caratteristica meccanica di un motore elettrico a
corrente continua a magneti permanenti 218
8.2.3 Caratteristica meccanica di un motore asincrono
trifase 220
8.2.4 Motore asincrono trifase azionato da inverter 221
8.3 L’utilizzatore 222
8.3.1 Coppia resistente costante 223
8.3.2 Coppia resistente dipendente quadraticamente dalla
velocità 224
8.3.3 Coppia resistente costante + quadratica 224
8.4 La trasmissione 224
8.4.1 Espressione della potenza perduta in condizioni di
moto diretto 226
8.4.2 Espressione della potenza perduta in condizioni di
moto retrogrado 227
8.4.3 Determinazione del flusso di potenza attraverso la
trasmissione 227
8.4.4 Trasmissioni in serie 229
8.5 Condizioni di funzionamento della macchina 230
8.6 Dinamica della macchina a regime e in moto vario 231
8.6.1 Condizioni di funzionamento in regime assoluto 233
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