Na šikmé ploše

Podle názvu článku by se mohlo zdát, že jsme se přes prázdniny a čas dovolených dostali na šikmou plochu - a je to pravda. Taková šikmá plocha ale může být užitečná v případě, že potřebujeme demonstrovat základní funkce modulu dynamických simulací v Autodesk Inventoru. Konkrétně se zaměříme na funkci "Neznámá síla", která umožňuje např. zjistit, jakou sílu nebo moment musíme vyvodit, abychom mechanismus udrželi v dané poloze, nebo jej do dané polohy přesunuli. A právě nakloněná rovina nám díky své jednoduchosti umožní ověřit, že je výsledek simulace správně.

Parametry zadání jsou následující: hmotnost tělesa na nakloněné rovině je m = 0,2 kg, gravitační zrychlení má hodnotu g = 9,810 m/s² (v Inventoru je zadáno 9810 mm/s²), úhel nakloněné roviny je α = 30°. V simulaci neuvažujeme tření a odpor prostředí.

Jednoduchými výpočty zjistíme, jakou sílu je potřeba vyvinout k udržení tělesa v dané poloze.

Tíhová síla:
F = m * g = 0,2 * 9,81 = 1,962 N

Normálová síla:
F_N = F * cos(α) = m * g * cos(30) = 1,699 N

Pohybová síla:
F_P = F * sin(α) = m * g * sin(30) = 0,981 N

Jelikož máme použit rovinný spoj, zobrazuje se v okně grafů právě hodnota normálové síly F_N, která odpovídá výše uvedené hodnotě 1,699 N. Sílu potřebnou pro udržení tělesa v klidu určíme pomocí volby "Neznámá síla". Výsledná hodnota neznámé síly má velikost 0,981 N a bude působit proti směru pohybové síly F_P (viz Obr. 1).

Obr. 1: Směr a velikost neznámé síly

Níže můžete shlédnout videoukázku s postupem simulace.