Predmet Mechanika

Harmonogram prednášok pre ŠP Automobilová mechatronika

Študijný program: Automobilová mechatronika
Ročník: 2. ročník ZS
Rozsah: 2/2

  1. Úvod do mechaniky: postavenie mechaniky v sústave vied a jej význam v mechatronike, rozdelenie mechaniky, metódy skúmania, základné pojmy statiky: dokonale tuhé teleso, sila a jej účinky, statická rovnováha, silová sústava a jej účinky, výslednica silovej sústavy, rovnice ekvivalencie a statické podmienky rovnováhy síl, väzby a väzbové reakcie.
  2. Statika hmotného bodu a telesa: stupne voľnosti pohybu, vonkajšie väzby a vonkajšie väzbové reakcie, uvoľňovanie hmotných telies a výpočet väzbových reakcií, statická určitosť uloženia, špeciálne prípady uloženia.
  3. Statika sústavy hmotných bodov – prútové sústavy: rovnováha sústavy hmotných bodov, prútovka ako sústava hmotných bodov, rozdelenie prútoviek, statická určitosť prútoviek, metódy statickej analýzy prútoviek (styčníková a priesečná). Statická analýza staticky určitých prútových sústav.
  4. Základné pojmy pružnosti a pevnosti: poddajné teleso ako kontinuum, vonkajšie a vnútorné sily, mechanické napätia, základné prípady namáhania, deformácia telesa, pracovný diagram trhacej skúšky, Hookeov zákon, priečne zúženie, energia napätosti, 1. Castiglianova veta, dimenzovanie mechanických prvkov.
  5. Namáhanie na čistý ťah – tlak: príklady namáhania osovou silou, mechanické napätie a deformácia pri ťahu a tlaku, energia napätosti, celkové a pomerné predĺženie (skrátenie), vplyv teploty, vlastnej tiaže a výrobnej nepresnosti na mechanický stav, dimenzovanie mechanických prvkov pri namáhaní osovou silou.
  6. Dimenzovanie prútových sústav: rozdelenie prútoviek a ich statická analýza, metódy výpočtu osových síl, normálového napätia a deformácie prútoviek, aplikácia počítačovo orientovaných metód mechaniky pri dimenzovaní prútových sústav v mechatronike.
  7. Rovinný ohyb nosníkov: rozdelenie nosníkov, uloženie a zaťaženie, ohybový moment a priečna sila, normálové a šmykové napätie v oblžníkovom a kruhovom priereze nosníka, dimenzovanie nosníkov.
  8. Deformácia nosníkov: priehyb, priehybová čiara a uhol natočenia prierezu nosníka, Približná differenciálna rovnica priehybovej čiary nosníka a jej riešenie, aplikácia I. Castiglianovej vety.
  9. Krútenie prútov kruhového a medzikruhového prierezu: zaťaženie a uloženie prúta, priebeh krútiaceho momentu, celkový a pomerný uhol skrútenia, priebeh šmykového napätia po priereze prúta.
  10. Kombinované namáhanie: prípady kombinovaného namáhania, dimenzovanie mechanických prvkov pri kombinovanom namáhaní, redukované napätie, metóda konečných prvkov, experimentálne metódy pružnosti a pevnosti.
  11. Základné obehy spaľovacich motorov: premena tepla na mechanickú prácu, termodynamické sústavy, stavová rovnica ideálneho plynu, merná tepelná kapacita látky, termodynamické tabuľky a diagramy. I. zákon termodynamiky: pre otvorený a uzavretý systém, expanzná a kompresná práca, pracovný cyklus spaľovacích motorov, indikovaný a porovnávací diagram tepelného obehu.
  12. Tepelná bilancia obehov spaľovacích motorov: indikovaný a porovnávací diagram tepelného obehu zážihového a vznetového motora, termodynamická účinnosť spaľovacích motorov. Porovnanie pracovných parametrov zážihových a vznetových spaľovacích motorov.

Študijná literatúra:

  1. Murín, J.: Manuskript prednášok a cvičení z predmetu Mechanika (2017).
  2. Murín, J. a kol.: Mechanika a Termomechanika – vybrané kapitoly pre elektrotechnikov. STU Bratislava, Fakulta elektrotechniky a informatiky. Vydavateľstvo STU, ISBN 80-227-2393-2, 2006.
  3. Murín, J. a kol.: Mechanika a Termomechanika. Internetová učebnica.
  4. Web: http://uamt.fei.stuba.sk/

Podmienky absolvovania predmetu Mechanika:

Zápočet z cvičení:

- aktívna účasť na cvičeniach
- vypracovanie a odovzdanie dvoch projektov
- získanie minimálne 10 bodov z dvoch 10-bodových kontrolných testov

Skúška:

Písomná forma pozostávajúca z riešenia troch úloh (dve z elastostatiky a jedna z termodynamiky obehov spaľovacích motorov) a z vypracovania odpovedí na tri teoretické otázky. Na písomnej skúške možno získať celkovo 80 bodov.

Hodnotenie skúšky:

Po súčte získaných bodov z cvičení a písomnej skúšky bude udelená známka:
<92 – 100> bodov - výborne - A
<83 – 92) bodov - veľmi dobre - B
<74 – 83) bodov - dobre - C
<65 – 74) bodov - uspokojivo - D
<56 – 65) bodov - dostatočne - E
<0 – 56) bodov - nedostatočne - FX

Harmonogram cvičení pre ŠP Automobilová mechatronika

  1. Informatívne cvičenie: základné fyzikálne veličiny v mechanike a ich jednotky, zákony a axiómy v mechanike dokonale tuhých telies.
  2. Riešenie silových účinkov na hmotné telesá.
  3. Väzby a väzbové reakcie. Zadanie projektu č. 1: Výpočet väzbových reakcií pod kolesami automobilu.
  4. Statika prútových sústav. Aplikácia na senzory a aktuátory.
  5. Úlohy namáhania čistým ťahom – tlakom.
  6. Staticky neurčité úlohy namáhania čistým ťahom – tlakom. Vplyv teploty.
  7. Rovinný ohyb nosníkov. Priebeh ohybových momentov a priečnych síl. Kontrolný test č.1 (statika).
  8. Deformácia a dimenzovanie nosníkov. Odovzdanie projektu č. 1.
  9. Krútenie prútov s kruhovým a medzikruhovým prierezom.
  10. Kombinované namáhanie. Dimenzovanie pri kombinovanom namáhaní.
  11. Tepelná bilancia obehov spaľovacích motorov. Zadanie projektu č. 2: Tepelná bilancia obehu spaľovacieho motora.
  12. Tepelná bilancia obehov spaľovacích motorov. Kontrolný test č. 2 (pružnosť a pevnosť). Odovzdanie projektu č. 2. Vyhodnotenie cvičení a udeľovanie zápočtov.

Študijná literatúra:

  1. Murín, J.: Manuskript prednášok a cvičení z predmetu Mechanika
  2. Murín, J. a kol.: Mechanika a Termomechanika – vybrané kapitoly pre elektrotechnikov. STU Bratislava, Fakulta elektrotechniky a informatiky. Vydavateľstvo STU, ISBN 80-227-2393-2, 2006.
  3. Murín, J. a kol.: Mechanika a Termomechanika. Internetová učebnica, 2003. Web: http://www.uamt.fei.stuba.sk/vyucbove_materialy/mechanika/
  4. Murín, J.: Pružnosť a pevnosť. Edičné stredisko STU Bratislava, ISBN 80-227-0237-4, 1990.
  5. Antal, Š., Maher Al-Shafei : Termomechanika, Zbierka príkladov. Vydavateľstvo STU Bratislava, ISBN 80-227-1378-3, 2000.

Otázky na skúšku pre ŠP Automobilová mechatronika

Mechanika:

  1. Postavenie mechaniky v sústave vied, rozdelenie mechaniky
  2. Hmotný bod, hmotné teleso, sila a jej účinky
  3. Silová sústava, výslednica silovej sústavy, veľkosť a poloha výslednice
  4. Rovnice ekvivalencie a statické podmienky rovnováhy
  5. Väzby a väzbové reakcie, príklady väzieb v rovine a priestore, statická určitosť uloženia, výpočet väzbových reakcií
  6. Účinky vonkajších síl na poddajné teleso, výslednica vnútorných síl a jej výpočet
  7. Metóda mysleného rezu, normálové a šmykové napätie
  8. Základné prípady namáhania, pomerné predĺženie a skosenie, priečne zúženie
  9. Trhacia skúška v ťahu, Hookov zákon v ťahu a šmyku, modul pružnosti
  10. Celková energia napätosti, 1. Castiglianova veta
  11. Pevnostná podmienka, dovolené namáhanie, miera bezpečnosti
  12. Jednoosový ťah-tlak, osová sila, normálové napätie, energia napätosti, celkové predĺženie (skrátenie), superpozícia účinkov
  13. Vplyv vlastnej tiaže, teploty a výrobnej nepresnosti pri jednoosovom namáhaní
  14. Staticky neurčité úlohy čistého ťahu-tlaku, dimenzovanie pri namáhaní na ťah a tlak
  15. Napätosť v bode telesa, definície a rozdelenie napätosti
  16. Statická určitosť prútových sústav
  17. Metódy výpočtu osových síl v prútovej sústave
  18. Deformácia prútových sústav
  19. Dimenzovanie prútových sústav
  20. Krútenie kruhových a medzikruhových prierezov, základné predpoklady, priebeh krútiacich momentov
  21. Výpočet Priebehu mechanických napätí po kruhovom a medzikruhovom priereze, dimenzovanie mechanických prvkov namáhaných krútením
  22. Celkový a pomerný uhol skrútenia
  23. Rovinný ohyb nosníkov, rovina ohybu a neutrálna rovina, priebeh ohybových momentov a priečných síl
  24. Normálové napätie po obdĺžnikovom a kruhovom priereze, dimenzovanie nosníkov
  25. Deformácia nosníkov, približná diferenciálna rovnica priehybovej čiary nosníka a jej riešenie, uhol natočenia prierezu

Termomechanika:

  1. 1. zákon termodynamiky pre uzavreté sústavy (vnútorná energia, absolútna – objemová práca a jej geometrický význam v p-v súradniciach),
  2. Tepelné obehy priame a ich tepelná účinnosť
  3. Carnotov obeh v oblasti plynu, p-v a T-s diagram, tepelná účinnosť obehu
  4. Indikovaný a porovnávací obeh tepelného motora, schéma a popis pracovného cyklu štvortaktného motora
  5. Obeh zážihového (Ottovho) motora, indikovaný a porovnávací diagram (p-v a T-s diagram), opis jednotlivých termodynamických zmien obehu
  6. Tepelná bilancia termodynamických zmien zážihového motora
  7. Hodnoty stavových veličín Ottovhoho obehu v jednotlivých charakteristických bodoch obehu
  8. Tepelná účinnosť zážihového motora a možnosti jej zvýšenia, odvodenie vzťahu pre účinnosť motora vyjadrenú v stavových veličinách i pomocou kompresného pomeru
  9. Dieselov porovnávací cyklus naftového spaľovacieho motora, popis indikovaného a porovnávacieho obehu (p-v a T-s diagram)
  10. Tepelná bilancia termodynamických zmien obehu
  11. Termodynamická účinnosť Dieselovho obehu a vplyvy na jej zvýšenie
  12. Hodnoty stavových veličín Dieselového obehu v jeho charakteristických bodoch

Harmonogram prednášok pre ŠP Jadrové a fyzikálne inžinierstvo

Študijný program: Jadrové a fyzikálne inžinierstvo
Ročník: 2. ročník ZS
Rozsah: 2/2

  1. Úvod do mechaniky: postavenie mechaniky v sústave vied a jej význam v elektroenergetike, rozdelenie mechaniky, metódy skúmania, základné pojmy statiky: dokonale tuhé teleso, sila a jej účinky, statická rovnováha, silová sústava a jej účinky, výslednica silovej sústavy, rovnice ekvivalencie a statické podmienky rovnováhy síl, väzby a väzbové reakcie.
  2. Statika hmotného bodu a telesa: stupne voľnosti pohybu, vonkajšie väzby a vonkajšie väzbové reakcie, uvoľňovanie hmotných telies a výpočet väzbových reakcií, statická určitosť uloženia, špeciálne prípady uloženia.
  3. Statika sústavy hmotných bodov – prútové sústavy: rovnováha sústavy hmotných bodov, prútovka ako sústava hmotných bodov, rozdelenie prútoviek, statická určitosť prútoviek, metódy statickej analýzy prútoviek (styčníková a priesečná). Statická analýza prútových sústav v elektroenergetike.
  4. Základné pojmy pružnosti a pevnosti: poddajné teleso ako kontinuum, vonkajšie a vnútorné sily, mechanické napätia, základné prípady namáhania, deformácia telesa, pracovný diagram trhacej skúšky, Hookeov zákon, priečne zúženie, energia napätosti, 1. Castiglianova veta, dimenzovanie mechanických prvkov.
  5. Namáhanie na čistý ťah – tlak: príklady namáhania osovou silou, mechanické napätie a deformácia pri ťahu a tlaku, energia napätosti, celkové a pomerné predĺženie (skrátenie), vplyv teploty, vlastnej tiaže a výrobnej nepresnosti na mechanický stav, dimenzovanie mechanických prvkov pri namáhaní osovou silou.
  6. Dimenzovanie prútových sústav: rozdelenie prútoviek a ich statická analýza, metódy výpočtu napätosti a deformácie prútoviek, aplikácia počítačovo orientovaných metód mechaniky pri dimenzovaní prútových sústav v elektroenergetike.
  7. Základné pojmy energetickej termodynamiky: rozdelenie termomechaniky, premena tepla na mechanickú prácu, termodynamické sústavy, stavová rovnica ideálneho plynu, merná tepelná kapacita látky, termodynamické tabuľky a diagramy. I. zákon termodynamiky: pre otvorený a uzavretý systém, jeho vyjadrenie pomocou entalpie, entalpia vody a vodnej pary, aplikácia I. zákona TD pre otvorené energetické systémy, expanzná a kompresná práca, možnosti zníženia kompresnej a zvýšenia expanznej práce v energetických strojoch.
  8. Tepelná bilancia základných termodynamických zmien: definícia TD zmien, ich znázornenie v p-v diagrame, vratné a nevratné TD zmeny, vyjadrenie technickej práce v otvorenom systéme pri adiabatickej zmene, nevratné zmeny – redukcia tlaku škrtením, adiabatické zmiešavanie.
  9. Tepelné obehy, diagramy vodnej pary: pojem TO a ich realizácia, priame obehy a ich p-v, T-s a i-s diagram, obrátené obehy, Carnotov obeh (CO): p-v a T- s diagram, tepelná účinnosť a všeobecné závery pre CO, II. Zákon termodynamiky a jeho aplikácia v energetike, diagramy a tabuľky vodnej pary a ich využitie v elektroenergetike.
  10. Základné obehy klasických tepelných elektrárni: CO v oblasti mokrej pary, technická realizácia CO v oblasti mokrej pary, nevýhody a možnosti úpravy CO, Clausius-Rankinov obeh (CR), realizačné schémy tepelnej elektrárne, systémy výroby tepla a systémy chladenia v kondenzačnej elektrárni, i – s diagram CR obehu, tepelná bilancia klasickej kondenzačnej tepelnej elektrárne, tepelná účinnosť elektrárni a spôsoby jej zvyšovania. Paroplynový cyklus.
  11. Tepelný obeh jadrovej elektrárne: tepelné diagramy a realizačná schéma obehu, tepelná bilancia primárneho a sekundárneho obehu, tepelná účinnosť jadrovej elektrárne a spôsoby jej zvýšenia.
  12. Strojné zariadenia jadrovej elektrárne: prehľad strojného zariadenia klasických tepelných a jadrových elektrárni.

Študijná literatúra:

  1. Murín, J.: Manuskript prednášok a cvičení z predmetu Mechanika (2017).
  2. Murín, J. a kol.: Mechanika a Termomechanika – vybrané kapitoly pre elektrotechnikov. STU Bratislava, Fakulta elektrotechniky a informatiky. Vydavateľstvo STU, ISBN 80-227-2393-2, 2006.
  3. Murín, J. a kol.: Mechanika a Termomechanika. Internetová učebnica.
  4. Web: http://uamt.fei.stuba.sk/web/ (Pedagogika/Dištančné vzdelávanie/Mechanika a Termomechanika/Výučba/Predmet: Mechanika alebo Termomechanika)

Podmienky absolvovania predmetu Mechanika:

Zápočet z cvičení:

- aktívna účasť na cvičeniach
- vypracovanie a odovzdanie dvoch projektov
- získanie minimálne 10 bodov z dvoch 10-bodových kontrolných testov

Skúška:

Písomná forma pozostávajúca z riešenia štyroch úloh (dve z elastostatiky a dve z energetickej termodynamiky) a z vypracovania odpovedí na štyri teoretické otázky. Na písomnej skúške možno získať celkovo 80 bodov.

Hodnotenie skúšky:

Po súčte získaných bodov z cvičení a písomnej skúšky bude udelená známka:
<92 – 100> bodov - výborne - A
<83 – 92) bodov - veľmi dobre - B
<74 – 83) bodov - dobre - C
<65 – 74) bodov - uspokojivo - D
<56 – 65) bodov - dostatočne - E
<0 – 56) bodov - nedostatočne - FX

Harmonogram cvičení pre ŠP Jadrové a fyzikálne inžinierstvo

  1. Informatívne cvičenie: základné fyzikálne veličiny v mechanike a ich jednotky, zákony a axiómy v mechanike.
  2. Riešenie silových účinkov na hmotné telesá.
  3. Väzby a väzbové reakcie. Zadanie projektu č. 1: Elastostatika stožiara elektrického vedenia.
  4. Statika prútových sústav.
  5. Úlohy namáhania čistým ťahom – tlakom.
  6. Staticky neurčité úlohy namáhania čistým ťahom – tlakom. Vplyv teploty.
  7. Vplyv teplotného namáhania a výrobnej nepresnosti. Kontrolný test č.1 (statika).
  8. Aplikácia I. zákona termodynamiky na energetické systémy. Odovzdanie projektu č. 1.
  9. Tepelná bilancia základných termodynamických zmien. Zadanie projektu č. 2: Tepelná bilancia obehu klasickej tepelnej kondenzačnej, resp. jadrovej elektrárne.
  10. Práca z i-s diagramom vodnej pary, škrtenie pary, redukčná stanica.
  11. Tepelná bilancia obehu klasickej tepelnej elektrárne. Kontrolný test č. 2.
  12. Tepelná bilancia obehu jadrovej elektrárne. Odovzdanie projektu č. 2. Vyhodnotenie cvičení a udeľovanie zápočtov.

Študijná literatúra:

  1. Murín, J.: Manuskript prednášok a cvičení z predmetu Mechanika
  2. Murín, J. a kol.: Mechanika a Termomechanika – vybrané kapitoly pre elektrotechnikov. STU Bratislava, Fakulta elektrotechniky a informatiky. Vydavateľstvo STU, ISBN 80-227-2393-2, 2006.
  3. Murín, J. a kol.: Mechanika a Termomechanika. Internetová učebnica, 2003. Web: http://www.uamt.fei.stuba.sk/vyucbove_materialy/mechanika/
  4. Murín, J.: Pružnosť a pevnosť. Edičné stredisko STU Bratislava, ISBN 80-227-0237-4, 1990.
  5. Antal, Š., Maher Al-Shafei : Termomechanika, Zbierka príkladov. Vydavateľstvo STU Bratislava, ISBN 80-227-1378-3, 2000.

Otázky na skúšku pre ŠP Jadrové a fyzikálne inžinierstvo

Mechanika:

  1. Postavenie mechaniky v sústave vied, jej úloha v odbore FI a ET
  2. Hmotný bod, hmotné teleso, sila a jej účinky
  3. Silová sústava, výslednica silovej sústavy, veľkosť a poloha výslednice
  4. Rovnice ekvivalencie a statické podmienky rovnováhy
  5. Väzby a väzbové reakcie, príklady väzieb v rovine a priestore, statická určitosť uloženia, výpočet väzbových reakcií
  6. Rovnováha sústavy hmotných bodov, aplikácia na prútové sústavy
  7. Statická určitosť prútových sústav
  8. Výpočet osových síl staticky určitej prútovej sústavy, styčníková a priesečná metóda
  9. Účinky vonkajších síl na poddajné teleso
  10. Metóda mysleného rezu, normálové a šmykové napätie
  11. Základné prípady namáhania, pomerné predĺženie a skosenie, priečne zúženie
  12. Trhacia skúška v ťahu, Hookov zákon
  13. Celková energia napätosti, 1. Castiglianova veta
  14. Pevnostná podmienka, dovolené namáhanie, miera bezpečnosti
  15. Jednoosový ťah-tlak, osová sila, normálové napätie, energia napätosti, celkové predĺženie (skrátenie), superpozícia účinkov
  16. Vplyv vlastnej tiaže, teploty a výrobnej nepresnosti pri jednoosovom namáhaní
  17. Staticky neurčité úlohy čistého ťahu-tlaku, dimenzovanie
  18. Statická a deformačná analýza prútových sústav, vplyv teploty a výrobnej neprestnosti

Termomechanika:

  1. Termodynamické sústavy (podľa interakcie s okolím)
  2. Stavové veličiny
  3. Ideálny plyn, stavová rovnica ideálneho plynu (pre 1 kg, pre m kg)
  4. Merné tepelné kapacity, vzťah medzi nimi, Poissonova konštanta
  5. 1. zákon termodynamiky:
    - pre uzavreté sústavy (vnútorná energia, absolútna – objemová práca, geom. význam v p-v súradniciach),
    - pre otvorené sústavy (entalpia – fyzik. význam, tech. práca, geom. význam v p-v súradniciach)
  6. Termodynamické zmeny stavu vratné a nevratné
  7. Základné vratné zmeny stavu:
    - v = konšt., realizácia v uzavretej a otvorenej sústave,
    - p = konšt., realizácia v uzavretej a otvorenej sústave,
    - T = konšt.,
    - q = konšt., znázornenie v T-s resp. i-s súradniciach
    (Pre všetky zmeny: u = ?, i = ?, a = ?, at = ? a rovnica zmeny)
  8. Základné nevratné zmeny stavu:
    - škrtenie pary v i-s diagrame
  9. Tepelné obeh priamy: bloková schéma a tepelná účinnosť
  10. Carnotov obeh v oblasti plynu, p-v a T-s diagram, tepelná účinnosť
  11. 2. zákon termodynamiky – základné 3 formulácie, entrópia ako stavová veličina a súvislosť s nemožnosťou realizácie perpetum mobile 2. rádu
  12. Diagram vodnej pary, mokrá, sýta a prehriata para, medzné krivky, kritický tlak a kritická teplota
  13. Carnotov obeh v oblasti mokrej pary, nevýhody
  14. Clausius – Rankinov obeh, tepelná bilancia (dodané teplo, odvedené teplo, výkon turbíny)
  15. Vratná a nevratná adiabatická expanzia, vnútorná termodynamická účinnosť
  16. Zvyšovanie účinnosti Rankinovho obehu:
    - vplyv parametrov pary (p1, t1 a p2),
    - regenerácia kondenzátu (schéma), vplyv na účinnosť,
    - medziprehrev pary (schéma), i-s diagram,
    - protitlaková turbína (schéma), vplyv na účinnosť
  17. Parametre pary v JE, jedno a dvojokruhová JE, vplyv chladiva na parametre a účinnosť
  18. Paroplynový cyklus (schéma), vplyvy na účinnosť