Mechanica - Sterkteleer - HWTK PROEFTOETS versie C - OPGAVEN en UITWERKINGEN.doc 1/16

Vergelijkbare documenten
VAK: Mechanica - Sterkteleer HWTK

Mechanica - Sterkteleer - HWTK PROEFTOETS versie C - OPGAVEN.doc 1/7

Mechanica - Sterkteleer - HWTK PROEFTOETS- AT1 - OPGAVEN 1/6

Mechanica - Sterkteleer - HWTK PROEFTOETS- AT1 - OPGAVEN en UITWERKINGEN 1/10

Basic Creative Engineering Skills

Module 8 Uitwerkingen van de opdrachten

Tentamen Mechanica ( )

STOOMTURBINES - A - PROEFTOETS- AT01 - OPGAVEN.doc 1/5

Productontwikkeling 3EM

S3 Oefeningen Krachtenleer Hoofdstuk II II-3. II-3 Grafisch: 1cm. II-3 Analytisch. Sinusregel: R F 1

Controle: Bekijk nu of aan het evenwicht wordt voldaan voor het deel BC, daarvoor zijn immers alle scharnierkracten bekend

S3 Oefeningen Krachtenleer Hoofdstuk VII VII-1. a) steunpuntreacties. massa balk m b = b * h * l * ρ GB = 0.5 * 0.5 * 10 * 2500 = 6250 kg

Examen Klassieke Mechanica

4. Maak een tekening:

Productontwikkeling 3EM

Module 3 Uitwerkingen van de opdrachten

Mechanica, deel 2. Daniël Slenders Faculteit Ingenieurswetenschappen Katholieke Universiteit Leuven

TENTAMEN DYNAMICA (140302) 29 januari 2010, 9:00-12:30

Stappenplan knik. Grafiek 1

Module 4 Uitwerkingen van de opdrachten

RBEID 16/5/2011. Een rond voorwerp met een massa van 3,5 kg hangt stil aan twee touwtjes (zie bijlage figuur 2).

Statica & Sterkteleer 1. Statica en Sterkteleer: Voorkennis:

Stappenplan knik. Grafiek 1

I y y. 2 1 Aangezien er voor de rest geen andere krachtswerking is op de staaf, zijn alle overige spanningen nul.

Thermodynamica - A - PROEFTOETS- AT01 - OPGAVEN.doc 1/7

Module 1 Uitwerkingen van de opdrachten

Omrekenen : Sinus, cosinus en tangens als Goniometrische functies. Overzicht van cyclometrische functies. o Arctangens

WISKUNDE- HWTK PROEFTOETS- AT3 - OPGAVEN en UITWERKINGEN - EX 03 1.doc 1/11

Tentamen io1031 Product in werking (vragen) vrijdag 26 augustus 2011; 14:00 17:00 uur

UITWERKINGSFORMULIER. Tentamen CT1031 CONSTRUCTIEMECHANICA 1 2 november 2009, 09:00 12:00 uur

zwaartekracht (N of kn) Dus moeten we Fz bepalen dat kan alleen als we de massa weten. Want

1 Uitwendige versus inwendige krachten

- KLAS 5. a) Bereken de hellingshoek met de horizontaal. (2p) Heb je bij a) geen antwoord gevonden, reken dan verder met een hellingshoek van 15.

Productontwikkeling 3EM

OPGAVEN. Tentamen CT1031 CONSTRUCTIEMECHANICA 1 5 november 2010, 09:00 12:00 uur

Module 2 Uitwerkingen van de opdrachten

V A D E M E C U M M E C H A N I C A. 2 e 3 e graad. Willy Cochet Pagina 1

Tentamen io1030 Product in werking (vragenblad) Maandag 12 april 2010; 18:00 21:00 uur

: Vermeld op alle bladen van uw werk uw naam. : Het tentamen bestaat uit 3 bladzijden inclusief dit voorblad.

wiskunde B havo 2015-II

Uitwerkingen Tentamen Natuurkunde-1

ONT 5: Schaarkrik. Robert-Jan Joosten & Tommy Groen & WP28 D1 & WP28 C2 7/5/2013

m C Trillingen Harmonische trilling Wiskundig intermezzo

Examen Klassieke Mechanica

OPGAVE FORMULIER. Tentamen CTB1110 CONSTRUCTIEMECHANICA 1 3 november :00 12:00 uur (180 min)

Noorderpoort Beroepsonderwijs Stadskanaal. Reader. Reader Periode 3 Leerjaar 3. J. Kuiper. Transfer Database

Uitwerkingen 1. ω = Opgave 1 a.

VAK: Thermodynamica - A Set Proeftoets 01

Module 2 Uitwerkingen van de opdrachten

Bij het construeren van een machine, apparaat of instrument worden vaak verschillende disciplines uit de techniek met elkaar verweven.

Module 5 Uitwerkingen van de opdrachten

Uitgebreide uitwerkingen deeltentamen A; 4Q134 dd

Mechanica van Materialen: Voorbeeldoefeningen uit de cursus

BIOFYSICA: Toets I.4. Dynamica: Oplossing

Examen H1B0 Toegepaste Mechanica 1

Examen mechanica: oefeningen

TECHNISCHE UNIVERSITEIT DELFT Faculteit der Civiele Techniek en Geowetenschappen

Examen VWO. wiskunde B (pilot) tijdvak 2 woensdag 21 juni uur

Construerende Technische Wetenschappen

Gegeven de starre balk in figuur 1. Op het gedeelte A D werkt een verdeelde belasting waarvoor geldt: Figuur 1: Opgave 1.

Dit tentamen bestaat uit vier opgaven. Iedere opgave bestaat uit meerdere onderdelen. Ieder onderdeel is zes punten waard.

STOOMTURBINES - A - PROEFTOETS- AT02 - OPGAVEN EN UITWERKINGEN.doc 1/11

==== Technische Universiteit Delft ==== Vermeld rechts boven uw werk Instellingspakket Toegepaste Mechanica

Lees onderstaande goed door. Je niet houden aan de instructies heeft direct gevolgen voor de beoordeling.

Directie Infrastructuur I-I.63 I-I.52 BASISTECHNIEK

Basic Creative Engineering Skills

8 pagina s excl voorblad van 13:30-16:30 uur J.W. (Hans) Welleman

Hoofdstuk 3 Kracht en beweging. Gemaakt als toevoeging op methode Natuurkunde Overal

wiskunde B pilot vwo 2017-II

UITWERKINGSFORMULIER. Tentamen CTB1110 CONSTRUCTIEMECHANICA 1 3 november :00 12:00 uur (180 min)

Solid Mechanics (4MB00) Toets 2 versie 1

Tentamen CT3109 CONSTRUCTIEMECHANICA april 2012, 09:00 12:00 uur

Voortgangstoets NAT 4 HAVO week 11 SUCCES!!!

Stevin havo deel 1 Uitwerkingen hoofdstuk 4 Vectoren en hefbomen ( ) Pagina 1 van 16

Achter het correctievoorschrift is een aanvulling op het correctievoorschrift opgenomen.

wiskunde B pilot havo 2015-II

Klassieke en Kwantummechanica (EE1P11)

Vraagstuk 1 (18 minuten, 2 punten)

Leerstof: Hoofdstukken 1, 2, 4, 9 en 10. Hulpmiddelen: Niet grafische rekenmachine, binas 6 de druk. Let op dat je alle vragen beantwoordt.

CURSUS ATELIERONDERSTEUNING WISKUNDE/WETENSCHAPPEN 5 INHOUD

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN 23 JANUARI 2007

We hebben 3 verschillende soorten van wrijving, geef bij elk een voorbeeld: - Rollende wrijving: - Glijdende wrijving: - Luchtweerstand:

Construerende Technische Wetenschappen

FACULTEIT ECONOMIE EN BEDRIJFSKUNDE Afdeling Kwantitatieve Economie

DE XXXIII INTERNATIONALE NATUURKUNDE OLYMPIADE

Voortgangstoets NAT 5 VWO 45 min. Week 49 SUCCES!!!

Trillingen en geluid wiskundig

Projectopdracht Bovenloopkraan

Bewerkingen met krachten

Voortgangstoets NAT 5 HAVO week 6 SUCCES!!!

Hertentamen CT3109 CONSTRUCTIEMECHANICA 4. 1 jul 2009, 09:00 12:00 uur

Examen VWO. wiskunde B (pilot) tijdvak 2 woensdag 18 juni uur

Vraag 1. F G = N F M = 1000 N k 1 = 100 kn/m k 2 = 77 kn/m

De vergelijking van Antoine

Elk vermoeden van fraude wordt gemeld bij de examencommissie.

Auteur(s): Harry Oonk Titel: In de afdaling Jaargang: 10 Jaartal: 1992 Nummer: 2 Oorspronkelijke paginanummers: 67-76

Transcriptie:

VAK: Mechanica - Sterkteleer HWTK Set Proeftoets 07-0 versie C Mechanica - Sterkteleer - HWTK PROEFTOETS- 07-0-versie C - OPGAVEN en UITWERKINGEN.doc 1/16

DIT EERST LEZEN EN VOORZIEN VAN NAAM EN LEERLINGNUMMER! Beschikbare tijd: 100 minuten Uw naam:... Klas:... Leerlingnummer: Instructies voor het invullen van het antwoordblad. 1. Dit open boek tentamen bestaat uit 10 opgaven.. De antwoorden schrijft u op de door de school te verstrekken antwoordformulieren.. Noteer op alle antwoordformulieren uw Naam, de Klas, het Vak, de Periode en de Set. 4. Beantwoord de vragen zo volledig mogelijk. Vermeld bij rekenopgaven de berekening op de antwoordformulieren. 5. U mag tijdens het tentamen gebruik maken van: - Een tabellenboek, zonder aantekeningen; Toegestane boeken: - lessen Mechanica REWIC HWTK - boek Sterkteleer van S. Binnendijk - Rekenmachine 6. Direct na afloop van het tentamen levert u alle formulieren (vragenformulier, antwoordbladen en kladpapier) in bij de docent(e). 7. Het aantal te behalen punten. 1 4 5 6 7 8 9 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 aantal behaalde punten cijfer 10 Vastgesteld dd. Veel succes! Mechanica - Sterkteleer - HWTK PROEFTOETS- 07-0-versie C - OPGAVEN en UITWERKINGEN.doc /16

Mechanica - Sterkteleer - HWTK PROEFTOETS- 07-0-versie C - OPGAVEN en UITWERKINGEN.doc /16

VAK: Mechanica - Sterkteleer HWTK Set Proeftoets 07-0 versie C Opgave 1. Een steun, veelal toegepast in de bouw, is uitgevoerd zoals is aangegeven op onderstaande afbeelding. De bouwsteun wordt belast met een kracht F 0.60 N. De uitwendige diameter bedraagt 47 mm en de inwendige diameter meet 7 mm. Bereken de optredende spanning, uitgedrukt in N/mm Hierbij wordt gebruik gemaakt van de vergelijking spanning kracht per eenheid van oppervlakte. σ F A F 060 4 N 1 46 π mm u i 4 π ( ) ( 47 7 ) d d druk Opgave Bij een spoorbaan is bij een temperatuur van 10 C de speling tussen de spoorstaven mm. De lengte van een spoorstaaf bedraagt 18 meter. 6 1 De lineaire uitzettingscoëfficiënt van staal bedraagt α 1 10 K. 5 Voor de elasticiteitsmodulus van het staal wordt E,1 10 N/mm a. Bereken de temperatuur waarbij de spoorstaven juist tegen elkaar aan liggen. Tijdens een hittegolf wordt de temperatuur van de spoorstaven 40 C. De drukspanning in de staven mag maximaal 70 N/mm zijn. Mechanica - Sterkteleer - HWTK PROEFTOETS- 07-0-versie C - OPGAVEN en UITWERKINGEN.doc 4/16

b. Bereken de drukspanning in de spoorstaven en bepaal of deze spanning toelaatbaar is. a. Bij de berekening van de lengtetoename van de staaf wordt gebruik gemaakt van de volgende formule: l l α T oorspronkelijk Bedenk dat hierbij de oorspronkelijke lengte moet worden ingevuld in mm. De oorspronkelijke formule wordt met hulp van algebra eerst omgewerkt 6 l 10 l loorspronke lijk α T levert T 9,6 K l α 18 10 1 oorspronkelijk De temperatuur stijgt met 9,6 C tot 19,6 C. b. Wanneer de temperatuur tot 40 C stijgt, bedraagt de verlenging van de staaf ( 40 10) 6, mm 6 l loorspronke lijk α T 18000 1 10 48 De verlenging kan maar mm bedragen. Door temperatuurverhoging wordt de staaf dus 4,48 mm in zijn uitzetting belemmerd. Hierbij wordt gebruik gemaakt van de wet van Hooke. Deze zegt: l F l A E Na enige algebraïsche herschikking vinden we F l,48 σ E 4,1 10 5 5,6 A l 18000 N/mm Aangezien 5,6 < 70, is deze situatie dus aanvaardbaar. Mechanica - Sterkteleer - HWTK PROEFTOETS- 07-0-versie C - OPGAVEN en UITWERKINGEN.doc 5/16

. De schalmen van een ketting van een hijsinstallatie zijn gemaakt van staal. Een dergelijke schalm is weergeven op onderstaande afbeelding. De doorsnede mag volmaakt rond worden verondersteld. De diameter van het materiaal bedraagt 1 mm. De toelaatbare trekspanning van het staal waar de ketting van gemaakt is bedraagt 10 N/mm. Hoeveel ton kan met de hijsinstallatie gehesen worden? Bedenk dat de gegeven doorsnede twee maal in rekening moet worden gebracht. Dat wordt nog eens extra duidelijk gemaakt. De ketting wordt immers op deze wijze belast! Gebruik wordt gemaakt van de wet van Hooke. Deze zegt: σ F A Na algebraïsche herschikking wordt gevonden Mechanica - Sterkteleer - HWTK PROEFTOETS- 07-0-versie C - OPGAVEN en UITWERKINGEN.doc 6/16

1 F σ A 10 π 1 47500 N 47,5 kn 4, 75 ton 4 4. Een ronde as geeft een draaimoment van 7,5 Nm door. Bereken de (maximaal) optredende wringspanning in de as, uitgedrukt in N/mm, indien gegeven is dat de diameter van deze as 50 mm bedraagt. Gebruik wordt gemaakt van de formule M wring I σ wring en waarbij W W polair wringing e. Hierin is ede uiterste vezelafstand, dus D e. wringing Verder is bekend dat het polaire traagheidsmoment gelijk is aan W wringing π D Samenvoegen geeft 4 π D D 16 I polair 4 D π, zodat σ M M 16 M 16 7,5 10 wring wring wring wring 0, Wwringing π D π D π 50 16 N mm 5. Een vliegwiel met een traagheidsstraal van 0 kg.m draait met 1000 omwentelingen per minuut. Het vliegwiel heeft een diameter van 600 mm. Bereken van dit vliegwiel achtereenvolgens: a. De omtreksnelheid b. De rotatie energie of ook wel de kinetische energie genoemd. a. 1000 0,6 De omtreksnelheid volgt uit V ω R π n R π 1,4 m / s 60 Mechanica - Sterkteleer - HWTK PROEFTOETS- 07-0-versie C - OPGAVEN en UITWERKINGEN.doc 7/16

b. Voor de rotatie - energie wordt wel geschreven 1 E kin J ω en met V ω volgt R E kin 1 V J R Invullen van deze samengestelde formule tenslotte levert 1 V 1 1,4 E kin J 0 109691 Nm 110 knm R 0, 6. Een hefboom AB, heeft een lengte van 4 meter. De hefboom wordt belast als is weergegeven op onderstaande afbeelding. Op het (rechter) eind van de balk werkt een kracht F 100 N onder de aangegeven hoek α 0. Het gewicht van de balk bedraagt 50 N en voor berekeningen wordt aangenomen dat de kracht, veroorzaakt door het gewicht van de balk, aangrijpt op het zwaartepunt ervan. In het steunpunt S, hetgeen bestaat uit een scharnier, kan de balk wrijvingsloos bewegen. Bereken a. De grootte van de kracht, welke in verticale zin, dus loodrecht op de balk AB, ter plaatse A moet werken, opdat de balk juist in evenwicht blijft, er dus juist geen draaiing optreedt. b. De grootte van de verticale reactiekracht, werkzaam in het scharnierpunt c. De totale reactiekracht in het scharnierpunt. Bij de oplossing van dit vraagstuk maken we gebruik van de drie evenwichtsvergelijkingen van Newton. Allereerst brengen we de diverse krachten in beeld. Zie hiertoe onderstaande afbeelding. Mechanica - Sterkteleer - HWTK PROEFTOETS- 07-0-versie C - OPGAVEN en UITWERKINGEN.doc 8/16

De som van de krachten in horizontale zin is gelijk aan nul (0). F horizontaal 0; F cos α S sin β 0 A De som van de krachten in verticale zin is gelijk aan nul (0). F verticaal 0; R A S cos β G + F sinα 0 B De som van de momenten, bijvoorbeeld ten opzichte van S is gelijk aan nul (0). M t. o. v. S 0; R A 1 G 1+ F sinα 0 C Hierboven staan nu een drietal vergelijkingen waarbinnen zich een drietal onbekenden bevinden, namelijk de gevraagde kracht ter plaatse, A, de steunpuntreactiekracht in het scharnierpunt en de hoek waaronder deze kracht werkzaam is. Wanneer zulks de ingrediënten zijn, is het probleem statisch bepaald en daarmee oplosbaar. Begonnen wordt met vergelijking (C) R A 1 G 1+ F sinα 0 Na enige algebraïsche herschikking vinden we R A 1 G 1+ F sinα 0 R A G + F sinα 50 + 100 sin 0 50 + 150 100 N De volgende stap is het oplossen van vergelijking (B) R A S cos β G + F sinα 0 Na enige algebraïsche herschikking vinden we Mechanica - Sterkteleer - HWTK PROEFTOETS- 07-0-versie C - OPGAVEN en UITWERKINGEN.doc 9/16

S cos β F sinα + R A Invullen levert S cos β 100 sin 0 + 100 50 100 N Tenslotte gebruiken we nu ook vergelijking (A) F cos α S sin β 0 Na enige algebraïsche herschikking vinden we F cosα S sin β Invullen levert G 1 S sin β F cosα 100 50 N Met behulp van de stelling van Pythagoras kan nu de waarde van de reactiekracht, geleverd door het scharnier, worden berekend. Er geldt: S ( S cos β ) + ( sin β ) S Hieruit volgt dus ( 100) + (50 ) ( 100) + (50 ) 1, N S Tenslotte vinden we voor de hoek β: S sin β 50 β inv tan β inv tan inv tan cos 100 S β 7. 0 40,9 Op een helling met een hellingshoek van 0 ligt een blok met een massa van 0 kg. a. Bereken wanneer het blok op het punt staat naar beneden te glijden de wrijvingscoëfficiënt tussen het blok en de helling. Op het blok gaat nu een kracht evenwijdig aan de helling omhoog werken. b. Bereken de energie die nodig is om het blok 4 meter langs de helling omhoog te slepen. Mechanica - Sterkteleer - HWTK PROEFTOETS- 07-0-versie C - OPGAVEN en UITWERKINGEN.doc 10/16

a. Beschouw onderstaande afbeelding. Hierop zijn alle krachten getekend welke binnen deze situatie werkzaam zijn. F evenwijdig 0 G sinα F wrijving, max imaal 0 en Fwrijving, max imaal f Fn F loodrecht 0 G cos α Fn 0 Na enige algebraïsche herschikking kan gevonden worden G sinα F f G cosα wrijving, max imaal f tanα tan 0 b. 1 1 1 1 De kracht welke nodig is om het blok omhoog te bewegen bedraagt F 1 1 1 G sinα + Fwrijving max imaal 00 + 00 100 + 100 beweging omhoog 00 N Mechanica - Sterkteleer - HWTK PROEFTOETS- 07-0-versie C - OPGAVEN en UITWERKINGEN.doc 11/16

Deze kracht legt nu een weg af van 4 meter. Er geldt: W F S 00 4 800 Nm 8. Een stalen balk heeft een doorsnede als weergeven op onderstaande afbeelding. De maten van de balk zijn aangegeven in de figuur. Mechanica - Sterkteleer - HWTK PROEFTOETS- 07-0-versie C - OPGAVEN en UITWERKINGEN.doc 1/16

Het maximaal optredende buigend moment is voor de balk 0, knm. 6 4 Het lineair traagheidsmoment van de balk bedraagt 1,8 10 mm. a. Bereken de maximaal optredende spanning in deze balk in b. Geef aan hoe de buigspanning in de balk verloopt. a. Voor de weerstand tegen buiging geldt: N / mm W I uiterste vezel 1,8 10 80 6 x x buiging 16000 mm σ M W 0000 16000 buiging buiging buiging 0 N mm 9. Een draaischijf heeft een hoeksnelheid van ω rad / s. Op de schijf ligt een blokje van 1 kg op een afstand van 1 meter van het middelpunt van de schijf. De wrijvingscoëfficiënt tussen het blokje en de schijf bedraagt f 0,5. Beschouw nu ook onderstaande afbeelding voor de hierboven bedoelde situatie. Mechanica - Sterkteleer - HWTK PROEFTOETS- 07-0-versie C - OPGAVEN en UITWERKINGEN.doc 1/16

a. Bereken de centripetale kracht welke op het blokje werkt b. Blijft het blokje op zijn plaats liggen? a. Voor de centripetale kracht geldt de volgende formule: Fcentripeta al m ω R 1 1 4 N b. Het gewicht van het blokje bedraagt G m 1 10 10 N. Voor de optredende normaalkracht, uitgeoefend door de oppervlakte van de schijf op het blokje geldt F normaal G. Met een wrijvingscoëfficiënt van f 0, 5zal de maximale wrijvingskracht dan F f N 0,5 10 N bedragen. wrijving max imaal 5 Het blokje blijft dus liggen want de optredende centripetale kracht (4) is kleiner dan de maximaal mogelijke wrijvingskracht, (5). Mechanica - Sterkteleer - HWTK PROEFTOETS- 07-0-versie C - OPGAVEN en UITWERKINGEN.doc 14/16

10. Een ronde, stalen, staaf met een diameter van 50 mm en een lengte van meter is aan beide uiteinden scharnierend bevestigd en wordt op knik belast. De elasticiteitsmodulus van het 5 materiaal bedraagt E,1 10 N / mm. Vanwege de aard van de toepassing wordt gewerkt met een veiligheidscoëfficiënt van v 10. Bereken de toelaatbare kracht in deze staaf, uitgedrukt in kn. Maak daarbij gebruik van de juiste knikformule van Euler. Bij de knik theorie kunnen vier knikgevallen worden onderscheiden. Deze zijn schematisch weergegeven op onderstaande afbeelding. Voor deze knikgevallen gelden de volgende formules. E I min Knikgeval A: F knik π l E I min Knikgeval B: F knik π 4 l π E I Knikgeval C: F knik l 4 π E I Knikgeval D: F knik l min min In dit geval hebben we te maken met knikgeval A. Hiervoor geldt: 5 π 4 π,1 10 50 π E I min F knik 0478 N 0,5 kn 0 ton l 000 Mechanica - Sterkteleer - HWTK PROEFTOETS- 07-0-versie C - OPGAVEN en UITWERKINGEN.doc 15/16

Omdat echter gewerkt wordt met een veiligheidsfactor, v 10, zullen de hierboven berekende grootheden dus met een factor 10 moeten worden verkleind. Zo geldt: Maximaal toelaatbare last ton! Mechanica - Sterkteleer - HWTK PROEFTOETS- 07-0-versie C - OPGAVEN en UITWERKINGEN.doc 16/16