הנחת אוילר-ברנולי

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

הנחת אוילר-ברנולי, הנקראת על שם דניאל ברנולי ולאונרד אוילר, היא הנחה פיזיקלית הטוענת כי בכפיפה סימטרית של קורות, חתך מישורי וניצב לציר הקורה לפני הכפיפה יישאר מישורי וניצב לציר הקורה גם בעת הכפיפה.

הנחה זו תקפה אם אורך הקורה גדול משמעותית מרוחבה. תאונה של מטוס בואינג התרחשה מכיוון שתנאי זה לא התקיים: פין החיזוק של אחד המנועים נסדק וגרם לנפילת המנוע. חקירה בנושא העלתה כי השימוש בהנחה היה מוטעה מכיוון שיחס ממדי הפין היו 1:1.5.

בתורת הכפיפה של לוחות, הנחה מקבילה לתנאי ברנולי-אוילר היא הנחת קירכהוף-לאב (Love).

Euler-Bernoulli beam theory.png

להלן פיתוח משוואת אוילר-ברנולי, כמתואר באיור.

העיבור בציר c-c יחסית לציר הניטראלי הוא:

\ dx=\rho d\theta\ \Rightarrow\qquad \epsilon_{x,cc}= \epsilon_{x,y}= \frac{(\rho-h)d\theta-\rho d\theta}{\rho d\theta}= -{y\over\rho}

מחוק הוק:

\ \epsilon_x= {\sigma_x\over E}- {\nu\sigma_y\over E}- {\nu\sigma_z\over E}

המאמצים בכיוונים y,z זניחים יחסית למאמץ בכיוון x ולכן:

\ \sigma_x\approx E\epsilon_x= -{Ey \over\rho}

נגדיר את המומנט ואת כיוונו יחסית לציר הניטראלי:

\ M(x)= -\int_A y\sigma_xdA= {E\over\rho}\int_A y^2dA = {EI\over\rho}

אם נציב תוצאה זו בחוק הוק נקבל:

\ \sigma_x=-{My\over I}

כלומר כאשר הקורה אחידה, המאמץ עקב כפיפה לא תלוי בחומר.

כעת נרצה למצוא את משוואת השקיעה w של הקורה. נשתמש בקשרים שקיבלנו על מנת לבטא את העקמומיות המקומית של הקורה:

\ {1\over\rho}={M\over EI}

באמצעות גאומטריה דיפרנציאלית ניתן להראות כי מתקיים:

\ {1\over\rho(x)}= \frac{w''(x)}{\left(1+[w'(x)]^2\right)^{3/2}}

כאשר מדובר בדפורמציות קטנות, ניתן להניח \ [w'(x)]^2\ll 1 ואז:

\ {1\over\rho}={M\over EI}=w''(x)


ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

P physics.svg ערך זה הוא קצרמר בנושא פיזיקה. אתם מוזמנים לתרום לוויקיפדיה ולהרחיב אותו.