Esercizi di Scienza delle Costruzioni elaborati dell'ing. Giorgio Bertucelli.
Esercizio
Determinare gli sforzi nella parete del recipiente rappresentato da un ellissoide di rivoluzione.
Soluzione
Ricordiamo innanzitutto come si costruisce un'ellisse noti i semiassi a e b. Si tracciano due circonferenze, una di raggio a e l'altra di raggio b. Tracciata una retta inclinata di φ sull'asse x, questa incontra le due circonferenze nei punti P1 e P2 (fig. 1); da questi si tracciano i segmenti verticali e orizzontali per ottenere ascissa e ordinata del punto P:
L'equazione canonica dell'ellisse è
In un ellissoide di rivoluzione con asse OO i meridiani ellissi. Per determinare gli sforzi nella parete del recipiente ellissoide è necessario determinare la curvatura in un punto generico P. Ricordiamo dalla Geometria Differenziale che il vettore posizione ρ in un punto generico P di un ellisse è
Determinare: 1) le coordinate cartesiane del centro di curvatura e il raggio di curvatura in un generico punto dell'ellisse. 2) L'equazione dell'evoluta.
Soluzione
Abbiamo dimostrato in precedenza che la curvatura è
Ricordiamo che la notazione puntata denota la derivazione rispetto al parametro t. Il raggio di curvatura è
Nel caso di una curva piana
Ne segue
Per quanto riguarda le coordinate cartesiane del centro di curvatura, avevamo detto che
dove nx, ny sono le componenti cartesiane del versore curvatura
dove l'apice denota la derivazione rispetto al parametro naturale s. Passando da una rappresentazione all'altra, si trova:
Nel nostro caso è
Segue
mentre
Per rispondere al secondo quesito, basta applicare la definizione di evoluta di una curva piana (luogo dei centri di curvatura), per cui
che è tracciata in fig. 1 ove abbiamo considerato a > b*sqrt(2). (altro…)