Theoretical and Applied Mechanics
Academic year2022/23
CourseROBOTICS AND AUTOMATION ENGINEERING
Code1124I
Credits6
PeriodSemester 1
LanguageItalian
| Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) |
| MECCANICA TEORICA ED APPLICATA | ING-IND/13 | LEZIONI | 60 | |
Obiettivi di apprendimento
Conoscenze
Al termine del corso lo studente avrà acquisito un insieme di conoscenze e strumenti operativi in merito a cinematica, statica e dinamica di meccanismi (prevalentemente piani) composti da corpi rigidi vincolati tra loro mediante coppie cinematiche.
Knowledge
At the end of the course the student will acquire a set of knowledge and operational tools for kinematic, static and dynamic analyses of (mainly planar) mechanisms consisting of rigid bodies connected by kinematic pairs (joints).
Modalità di verifica delle conoscenze
La verifica delle conoscenze avverrà mediante valutazione dell’elaborato scritto. La prova orale è obbligatoria, a discrezione del docente, solo nel caso in cui la prova scritta risulti essere al limite della sufficienza.
Assessment criteria of knowledge
The student's knowledge will be assessed by means of a written exam. An oral test is mandatory, at the discretion of the instructor, only when the result of the written test is close to the minimum passing grade.
Capacità
Al termine del corso lo studente sarà in grado di:
- condurre un’analisi cinematica di meccanismi (prevalentemente piani) costituiti da corpi rigidi
- analizzare e risolvere equilibri statici di meccanismi (prevalentemente piani) costituiti da corpi rigidi
- risolvere semplici problemi di dinamica piana del corpo rigido
- determinare baricentri e momenti d’inerzia di corpi omogenei mono-, bi- e tridimensionali.
Skills
At the end of the course the student will be able to:
- conduct a kinematic analysis of (mainly planar) rigid-body mechanisms
- analyze and solve for static equilibria of (mainly planar) rigid-body mechanisms
- solve simple problems of 2D rigid-body dynamics
- determine centers of mass and moments of inertia of homogeneous one-, two- and three-dimensional bodies.
Modalità di verifica delle capacità
Sia durante le lezioni sia in sede di esame finale verranno proposti allo studente esercizi e quesiti che richiedono l'utilizzo delle capacità acquisite.
Assessment criteria of skills
Both during the lessons and during the final exam, problems and questions that require the use of the acquired skills will be proposed to the students.
Comportamenti
Lo studente potrà acquisire le competenze e la conoscenza di strumenti che sono alla base dell'analisi e della sintesi di sistemi meccanici e biomeccanici.
Behaviors
The student will be able to use tools and acquire competences underlying the analysis and synthesis of mechanical and biomechanical systems.
Modalità di verifica dei comportamenti
I comportamenti saranno verificati tramite:
- domande rivolte agli studenti nel corso delle lezioni frontali, per verificare l’acquisizione e il consolidamento dei concetti trattati;
- svolgimento di esercizi in classe;
- elaborato scritto teorico-pratico.
Assessment criteria of behaviors
Behaviors will be verified through:
- questions addressed to students during the lectures, to verify the acquisition and consolidation of the concepts treated;
- exercises in the classroom;
- written theoretical-practical exam.
Prerequisiti (conoscenze iniziali)
Per seguire il corso in modo proficuo, lo studente dovrebbe:
- saper operare con vettori in componenti cartesiane nel piano e nello spazio;
- avere solide basi di geometria e trigonometria;
- saper risolvere sistemi di equazioni lineari;
- saper valutare derivate ed integrali semplici, doppi e tripli;
- saper risolvere semplici equazioni differenziali ordinarie (lineari, fino al 2° ordine);
- saper usare in modo corretto e con sicurezza le grandezze fondamentali del Sistema Internazionale
Durante le lezioni sarà comunque effettuato un breve accenno/ripasso inerente tali argomenti pertanto se ne consiglia la frequenza.
Prerequisites
To follow the course in profitable way, the student should:
- be able to operate with vectors in Cartesian components in the plane and in space;
- have a solid background in geometry and trigonometry;
- be able to solve linear systems of equations;
- be able to calculate simple, double, and triple integrals;
- be able to solve simple ordinary differential equations (linear, up to the 2nd order);
- use correctly the fundamental units of the International System
Such topics will be briefly reviewed during lectures, therefore attendance is recommended.
Indicazioni metodologiche
- lezioni frontali teoriche
- esercitazioni in aula
- ricevimento su appuntamento da concordare con il docente tramite email (alessio.artoni@unipi.it)
Teaching methods
- lectures
- classroom exercises
- office hours (appointments to be scheduled by email with the teacher, alessio.artoni@unipi.it)
Programma (contenuti dell'insegnamento)
- Introduzione al corso. Algebra vettoriale.
- Statica del corpo rigido e di sistemi di corpi rigidi: vincoli e reazioni vincolari; diagramma di corpo libero; determinazione di forze attive e reattive per equilibrio statico.
- Cinematica del corpo rigido e di sistemi di corpi rigidi: gradi di libertà e coordinate lagrangiane; tipologie di moti rigidi; leggi di distribuzione delle velocità e delle accelerazioni; centro delle velocità e di istantanea rotazione; asse elicoidale del moto; moti relativi.
- Dinamica del corpo rigido e vibrazioni a un grado di libertà.
- Geometria delle masse.
Gli argomenti del corso saranno elencati in dettaglio nel registro delle lezioni, che verrà aggiornato regolarmente e costituirà di fatto il programma del corso.
Syllabus
- Introduction to the course. Vector algebra.
- Rigid-body statics: constraints (joints and supports) and reactions; free-body diagram; determination of external and reaction forces for static equilibrium.
- Rigid-body kinematics: degrees of freedom and generalized coordinates; rigid-body motions; velocity and acceleration laws; instantaneous velocity center and instantaneous center of rotation; instantaneous screw axis; relative motions.
- Fundamentals of rigid-body dynamics and one-degree-of-freedom vibrations.
- Centers of mass and moments of inertia.
The course contents will be detailed in the “Registro delle lezioni”, which will be updated regularly and will be the official course syllabus.
Bibliografia e materiale didattico
- Mattei, “Lezioni di Meccanica Razionale”, SEU Pisa
- L. Meriam, L. G. Kraige, “Engineering Mechanics: Statics”, Wiley
- L. Meriam, L. G. Kraige, “Engineering Mechanics: Dynamics”, Wiley
Bibliography
- Mattei, “Lezioni di Meccanica Razionale”, SEU Pisa
- L. Meriam, L. G. Kraige, “Engineering Mechanics: Statics”, Wiley
- L. Meriam, L. G. Kraige, “Engineering Mechanics: Dynamics”, Wiley
Indicazioni per non frequentanti
Non ci sono variazioni per studenti non frequentanti.
Non-attending students info
There are no variations for non-attending students.
Modalità d'esame
L’esame consta di una prova scritta della durata di 2 ore in cui lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di risolvere quantitativamente problemi inerenti la cinematica, statica e dinamica di semplici meccanismi (prevalentemente piani). Vi saranno inoltre domande sugli argomenti teorici trattati nel corso. Lo studente dovrà dimostrare un'approfondita conoscenza dei concetti trattati durante il corso.
Nella prova scritta è richiesto che i risultati siano presentati in forma numerica, pertanto è consentito l’uso di calcolatrici (non programmabili).
Assessment methods
The exam consists of a 2-hour written test in which the student must demonstrate to be able to solve quantitatively structural problems about kinematics, statics and dynamics of simple (mostly planar) mechanisms. There will also be questions on the theoretical topics covered in the course. The student must demonstrate an in-depth knowledge of the concepts covered during the course.
In the written test it is required to present results in a numerical form, therefore the use of (non-programmable) calculators is allowed.
Altri riferimenti web
http://www.dimnp.unipi.it/artoni-a/meccanica1.html
http://www.dimnp.unipi.it/artoni-a/meccanica.html
Additional web pages
http://www.dimnp.unipi.it/artoni-a/meccanica1.html
http://www.dimnp.unipi.it/artoni-a/meccanica.html
Updated: 30/07/2022 12:17
