Mehanska nihanja
Miha Boltežar
2010, 2. popravljena izd.
VII, 199 str.
ISBN 978-961-6536-45-5 (zv. 1)
12,00 €
Predgovor
V pričujočem učbeniku želim v enem zvezku združiti osnovno teorijo, zglede ter nekaj rešenih primerov na področju mehanskih nihanj na nivoju ter v obsegu, kakor snov podajam v drugem letniku vsem študentom univerzitetnega študija strojništva na Fakulteti za strojništvo Univerze v Ljubljani. Namenjen je vsem študentom strojništva ter inženirjem, ki bi si radi osvežili ta znanja, ki v modernem času pridobivajo pomen. V sodobnem svetu razvijamo in proizvajamo mirne ter tihe izdelke, želimo živeti v mirnem tako delovnem kakor tudi bivalnem okolju. Za ta namen moramo predvsem poznati osnovne teorije mehanskih nihanj.
V učbeniku sem poskusil definirati osnovne pojme, ki jih srečujemo na področju mehanskih nihanj in ki naj bi jih poznali vsi inženirji strojništva. Izogibal sem se pretirani uporabi visoke matematike, pri podajanju sem vključeval osebne izkušnje s pojasnili na dnu strani, tako s področja splošne dinamike kakor seveda tudi mehanskih nihanj.
Pri pisanju sem se srečeval s številnimi dilemami, prva, ter ne najmanjša, je povezana že s samo opredelitvijo pojma v naslovu - mehanska nihanja. Pri obravnavanju izmeničnih gibanj namreč v praksi uporabljamo izraze kot so nihanja, vibracije, oscilacije ter tresenja. V takih primerih nisem poskušal izrazov poenotiti, ampak sem jih uporabljal enkrat tako, drugič drugače, kakor mi zvenijo v ušesih najprimerneje v posameznem sobesedilu.
Učbenik sem začel z opredelitvijo osnovnih pojmov iz teorije mehanskih nihanj. To uvodno poglavje vsebuje kratek zgodovinski pregled preučevanja mehanskih nihanj, osnovne pogoje za nastanek nihanj, razne razvrstitve mehanskih nihanj ter osnovne elemente nihajočega sistema. Na kratko sem ponovil poglavje iz kinematike o harmoničnem gibanju ter podal osnovne pojme iz Fourierjeve analize.
V drugem poglavju sem obdelal lastna nihanja sistema z eno prostost no stopnjo. Najprej sem izvedel obravnavo brez dušenja, nato pa podrobno predstavil viskozno dušena nihanja pa tudi nihajoče sisteme s suhim drsnim trenjem.
V tretjem poglavju sem obdelal vsiljena nihanja pri sistemih z eno prostostno stopnjo, najprej za harmonično vzbujevalno silo konstantne amplitude, nato pa še pri centrifugalni motnji zaradi preostale ne uravnoteženosti rotorjev. Za prakso so izrednega pomena poglavja o zaščiti objekta pred nihanjem podlage kakor tudi zaščita okolice pred nihanjem sistema. Z namenom osnovnega razumevanja načel merjenja, predvsem pospeškov pri nihanju, sem predstavil osnove seizmične teorije. To poglavje sem sklenil z razširitvijo harmonične ga vzbujanja na poljubno periodično vzbujanje ter na vzbujanje s silo poljubne oblike ter trajanja, kar vodi kdoločevanju konvolucijskega integrala.
V zadnjem vsebinskem poglavju sem na kratko predstavil osnove nihanj sistemov z več prostostnimi stopnjami, tako lastnih kakor tudi vsiljenih, kar na primeru nihala z dvema prostostnima stopnjama. Podal sem tudi osnove matričnega zapisa nihanja takih sistemov.
Na koncu vseh poglavij sem dodal značilne rešene primere, nekatere rešene le simbolno, druge tudi s številskimi vrednostmi, katerih namen je osvetlitev podanih teorij na določenih primerih. Dodal sem tudi razna vprašanja, namenjena predvsem študentom pri lastnem preverjanju razumevanja predelane snovi.
Bralcu, ki si želi dodatnega poglobljenega študija mehanskih nihanj, je v svetovni literaturi na voljo večje število kakovostnih učbenikov. Navajam jih le nekaj, ki so mi ugajali: [1], [2], [3], [4], [5], in [6] in jih priporočam.
Ob izidu tega učbenika se želim zahvaliti najprej svojemu učitelju, prof. dr. Antonu Kuhlju ml., ki me je že med študijem navdušil za področje vibracij. Skupaj s prof. Bogomilom Pertotom sta opravila natančni recenzentski pregled učbenika. Za njune koristne ter vzpodbudne pripombe se jima najlepše zahvaljujem. Za lektoriranje in s tem za večjo čistost jezika je poskrbela ga. Anja Baras. Pri uvajanju v pisanje s LATEXom sta mi stala ob strani člana Laboratorija za dinamiko strojev in konstrukcij, moja sodelavca dr. Primož Čermelj ter dr. Janko Slavič. Slednjemu sem dolžan tudi zahvalo za skrb ni pregled celotnega besedila. Za izdelavo naslovnice je poskrbel arhitekt Uroš Rošker. Slike je natančno izdelal podiplomski študent Gregor Čepon, za kar se mu prav tako lepo zahvaljujem.
Javni agenciji za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije se zahvaljujem za finančno podporo pri tiskanju učbenika.
Predgovor k drugi izdaji
Prva izdaja učbenika je pošla v štirih letih, kar dokazuje potrebo po teh vsebinah v slovenskem jeziku. Stalni porast potreb po znanju iz mehanskih nihanj v slovenski industriji, kar dokazujejo številni projekti Laboratorija za dinamiko strojev in konstrukcij kot tudi številni podiplomski študenti pod mentorstvom avtorja, dodatno izkazujejo upravičenost ponovne izdaje učbenika.
V istem obdobju zadnjih štirih let je Fakulteta za strojništvo UL uvedla prenovljene Bolonjske študijske programe, kjer so osnovne vsebine iz mehanskih nihanj, zbrane v tem učbeniku, predavane pri predmetu Dinamika togih teles v tretjem letniku RR programa.
Za drugo izdajo 1. dela sem popravil par napak iz prve izdaje, vsebino pa sem pustil nedotaknjeno. Vsem, ki so me na napake opozorili, sem dolžan iskreno zahvalo.
Ponovno se tudi zahvaljujem vsem sodelavcem, ki so kakorkoli sodelovali pri nastanku tega učbenika.
Avtor
