SREDNJE STROKOVNO IZOBRAŽEVANJE

Izobraževalni program: STROJNI TEHNIK

IZPITNI KATALOG

Sprejeto na 44. seji Strokovnega sveta RS za poklicno in strokovno izobraževanje, dne 1. 12. 2000 in na 62. seji Strokovnega sveta RS za poklicno in strokovno izobraževanje, 17. 12. 2002

1. NAZIV IZPITNE ENOTE

MEHANIKA

2. IZPITNI CILJI

Na izpitu ocenjujemo, ali kandidati:

3. IZVEDBA IZPITA

Zgradba izpitne enote:

Za pisni izpit se pripravita dve izpitni poli, ki ju kandidati rešujejo do 120 minut. Prva izpitna pola vsebuje kratke naloge in vprašanja iz osnovnega znanja, definicij in zakonov iz mehanike (delež 40 %), druga izpitna pola vsebuje tri do pet preglednih strukturiranih nalog iz izbire oziroma analiziranja postopkov in praktične uporabe osnovnega znanja (delež 60 %). Celoten pisni izpit je ocenjen s 50 točkami.

Priporočilo:
Vsebinsko pisni izpit obsega naloge iz temeljnih vsebin strokovnoteoretičnega predmeta. Izpitne naloge so objektivnega tipa, računske, grafične, strukturirane, problemske ipd. Področje, raven in obseg znanja, ki se preverja, naj ne bo le faktografsko, temveč naj upošteva tudi zahtevnejše taksonomske stopnje (znanje, razumevanje, uporaba, analiza, sinteza, vrednotenje, ...).

4. ZNANJA, KI SE OCENJUJEJO

VSEBINE, POJMI

Dijak zna:

Učna in delovna sredstva:

3.1. SPLOŠNO

   

Enote

  • enote obravnavanih veličin,
  • pretvarjati enote;
 

Mehanika zvezne snovi in razdelitev mehanike

  • razdeliti zvezno snov na trdna telesa in tekočine (kapljevine in pline),
  • ločiti veje mehanike;
  • primeri teles;

3.2. STATIKA

Osnovni elementi mehanike

  • definirati materialno točko, togo telo, aktivno silo, reakcijsko silo, rezultanto,
  • razložiti Newtonove zakone,
  • povezati pojem sile z obtežbo trdnih teles,
  • primeri teles;

Sile v ravnini

  • sila kot vektor
  • sestavljanje sil
  • razstavljanje sil
  • ravnotežje sil
  • definirati silo kot vektor v ravnini,
  • grafično in analitično sestavljati sile,
  • grafično in analitično razstaviti silo na dve pravokotni komponenti,
  • zapisati ravnotežne enačbe in preveriti ravnotežje sistema sil,
  • iz ravnotežnih enačb izračunati neznane sile;
  • eksperimentalna plošča s priborom in silomeri;

Sile in momenti v ravnini

  • statični moment sile
  • dvojica sil
  • vzporedni premik sile
  • rezultanta in rezultirajoči moment splošnega sistema sil
  • ravnotežje splošnega sistema sil
  • razložiti pojme statični moment sile, dvojica sil,
  • zapisati izraz za statični moment sile s skico, statičnemu momentu sile določiti predznak s pravilom vijaka,
  • zapisati in razložiti ter uporabiti momentno pravilo,
  • ugotoviti, ali je telo, ki je obteženo s splošnim sistemom sil, v ravnotežju,
  • iz ravnotežnih enačb izračunati neznanke;
  • eksperimentalna plošča s priborom in silomeri,
  • računalnik z ustrezno programsko opremo;

Sile in momenti prerezov

  • definicija prečnega prereza
  • težišča ploskovnih likov
  • aksialni vztrajnostni in odpornostni moment prereza
  • definirati prečni prerez telesa,
  • definirati težišče,
  • računsko določiti lego težišča ravninskim sestavljenim ploskovnim likom,
  • definirati aksialni vztrajnostni in odpornostni moment osnovnih prerezov,
  • izračunati aksialni vtrajnostni in odpornostni moment sestavljenih, vsaj enkrat somernih prerezov;
  • eksperimentalna plošča s priborom in silomeri,
  • računalnik z ustrezno programsko opremo,
  • priročniki in tabele,
  • modeli vroče valjanih profilov različnih prerezov;

Statična stabilnost

  • vrste ravnotežja
  • ločiti vrste ravnotežja teles;
 

Nosilni sistemi v ravnini:

  • definicija nosilnega sistema v ravnini
  • podpore
  • obtežbe (vrste zunanjih obremenitev), zunanja statična določenost
  • reakcije pri statično določenih nosilnih sistemih
  • definirati nosilni sistem,
  • opisati možne primere obtežbe,
  • pojasniti pojem podpore ter odvisnost med vrsto podpore in številom in usmeritvijo reakcij,
  • definirati in razložiti pojem statične določenosti,
  • opisati in skicirati konstrukcijske izvedbe različnih podpor nosilnih sistemov,
  • izračunati reakcije;
  • eksperimentalna plošča s priborom in silomeri,
  • računalnik z ustrezno programsko opremo,
  • priročniki in tabele,
  • modeli in slike podpor;

Prečni prerez in notranje obremenitve v elementih nosilnih sistemov

  • nosilci
  • palični nosilci
  • vrvi
  • navesti osnovne lastnosti konstrukcijskih elementov,
  • definirati razlike med nosilcem, palico in vrvjo,
  • vpeljati notranje sile in momente,
  • analitično določiti potek notranjih sil in upogibnih momentov vzdolž osi nosilca brez prevesnega polja, s prevesnim poljem in konzolne nosilce,
  • z diagrami prikazati potek notranjih sil in upogibnih momentov vzdolž osi nosilca,
  • opisati možnosti uporabe paličnih nosilcev,
  • preveriti zunanjo in notranjo statično določenost paličnega nosilca,
  • analitično določiti osne sile v palicah čistih paličnih konstrukcij;
  • eksperimentalna plošča s priborom in silomeri,
  • računalnik z ustrezno programsko opremo,
  • priročniki in tabele;
  • modeli paličnih konstrukcij;

Trenje

  • drsno
  • kotalno
  • definirati Coulombov zakon,
  • ločiti med drsnim in kotalnim trenjem,
  • izbrati iz literature količnik trenja,
  • računsko obravnavati drsno trenje na vodoravni in poševni ravnini in izpeljati enačbo za določitev vlečne sile,
  • obravnavati kotalno trenje;
  • eksperimentalna plošča s strmino, klado in silomeri,
  • računalnik z ustrezno programsko opremo;

3.3. TRDNOST

Osnovni pojmi trdnosti

  • deformabilno telo
  • napetosti in deformacije
  • vrste obremenitev
  • normalne in tangencialne napetosti
  • vzdolžne in prečne deformacije, diagram s -e Hookov zakon
  • dopustna napetost
  • definirati deformabilno telo ter model elastičnega in plastičnega telesa,
  • definirati napetost in lastnosti realnega telesa,
  • ugotoviti napetostna stanja glede na znano obremenitev telesa,
  • opisati relativne vzdolžne in prečne deformacije,
  • skicirati in pojasniti s -e diagram za mehko jeklo,
  • definirati Hookov zakon in območje veljavnosti le- tega, pojasniti povezavo med natezno trdnostjo in dopustno napetostjo,
  • s Hookovim zakonom izračunati posamezne veličine;
  • namizni trgalni stroj,
  • računalnik z ustrezno programsko opremo,
  • priročniki in tabele;

Napetosti v konstrukcijskih elementih

Natezna napetost in deformacije, dimenzioniranje konstrukcijskih elementov

Tlačna napetost in deformacije, dimenzioniranje konstrukcijskih elementov

Temperaturna napetost in deformacije zaradi spreminjanja temperature elementa

Površinski tlak; normalna napetost na stičnih površinah

Strižna napetost veznih elementov, napetost pri prebijanju materiala

Upogibna napetost

  • določanje robne upogibne napetosti za enostavne in sestavljene (vsaj enkrat somerne) prereze,
  • dimenzioniranje somernih prečnih prerezov nosilcev,
  • upogibne deformacije enostavno obremenjenih nosilcev;

Vzvojna napetost, deformacije, dimenzioniranje krožnih polnih prerezov

  • preračunati in dimenzionirati natezno ali tlačno obremenjene konstrukcijske elemente,
  • izračunati deformacije natezno ali tlačno obremenjenih elementov,
  • pojasniti vpliv temperaturne razlike na napetost in deformacijo telesa,
  • kontrolirati enakomerno porazdeljeni površinski tlak na stičnih površinah konstrukcijskih delov,
  • dimenzionirati strižno obremenjene vezne elemente,
  • izračunati potrebno strižno silo za prebijanje (štancanje) materiala,
  • pojasniti čisti upogib, opisati upogibnico, nevtralno ravnino nosilca in nevtralno os prereza,
  • skicirati in pojasniti diagram upogibne napetosti po prerezu nosilca,
  • izračunati robno upogibno napetost pri enojnem upogibu, razložiti vpliv oblike prereza na nosilnost upogibno obremenjenega nosilca,
  • dimenzionirati upogibno obremenjeni nosilec,
  • skicirati približno obliko upogibnice enostavnih upogibno obremenjenih nosilcev,
  • skicirati in pojasniti diagram vzvojne napetosti za okrogli prerez,
  • iz moči in vrtilne frekvence izračunati vrtilni moment na gredi,
  • izračunati največjo vzvojno napetost za okrogli prerez,
  • dimenzionirati okrogle polne prereze,
  • izračunati vzvojno deformacijo;
  • namizni trgalni stroj prilagojen za strižni in upogibni preizkus,
  • računalnik z ustrezno programsko opremo,
  • priročniki in tabele,
  • modeli nosilnih elementov za prikaz različnih načinov obremenitev;

Sestavljene napetosti

Sestavljanje normalnih napetosti:

natezna in upogibna napetost,

tlačna in upogibna napetost.

Sestavljanje normalne in tangencialne napetosti:

porušitvene hipoteze (Huber),

upogibna in vzvojna napetost

za krožne prereze.

  • skicirati in pojasniti diagrame napetosti za primer sestavljenih normalnih napetosti,
  • izračunati rezultirajočo napetost sestavljenih normalnih napetosti,
  • razložiti pojem primerjalne napetosti,
  • izračunati primerjalno napetost za okrogel prerez,
  • dimenzionirati polno okroglo gred, ki je upogibno (za enostavne primere v dveh ravninah) in vzvojno obremenjena;
  • primeri nosilnih elementov za prikaz različnih načinov sestavljenih obremenitev,
  • priročniki in tabele;

Uklon - uklonska napetost pri elastičnem uklonu

  • ugotoviti nevarnost uklona,
  • izračunati kritično uklonsko silo centrično obremenjene palice po Eulerjevem postopku;
  • modeli paličnih konstrukcij za prikaz uklona;

3.4. DINAMIKA

Kinematika točke

  • osnovne fizikalne veličine
  • premočrtno gibanje
  • enakomerno premočrtno gibanje točke
  • pospešeno in pojemajoče premočrtno gibanje točke
  • razstaviti in sestaviti vektorja hitrosti in pospeška,
  • grafično prikazati osnovne veličine v odvisnosti od časa: diagrami a=f(t), v=f (t), s=f (t),
  • izračunati posamezne veličine pri enakomernem premočrtnem in pospešenem gibanju tudi na primerih prostega pada in navpičnih metov;
  • eksperimentalna plošča s strmino, klado in vozičkom, štoparico itd.,
  • računalnik z ustrezno strojno in programsko opremo za merjenje časa;
  • krivočrtno gibanje točke
  • kroženje točke
  • sestavljeno gibanje točke v ravnini
  • definirati krivočrtno gibanje točke ter ga obravnavati in računati na primerih (npr. poševni met, gibanje, gibanje bremena pri mostnem žerjavu ipd),
  • definirati normalni in tangencialni pospešek,
  • definirati enakomerno in enakomerno pospešeno kroženje točke,
  • definirati kotno hitrost, kotni pospešek in vrtilno frekvenco,
  • izračunati in narisati pospešek in obodno hitrost točke,
  • izračunati kotni pospešek in kotno hitrost točke, vrtilno frekvenco;
  • računalnik z ustrezno programsko opremo,
  • priročniki in tabele;

Kinematika togega telesa

  • premočrtna translacija
  • vrtenje teles okoli stalne osi
  • mehanski prenosniki gibanja
  • definirati pojme: premočrtna translacija togih teles, rotacija togih teles,
  • določiti hitrosti in pospeške posameznih točk togega telesa pri translacijskem in rotacijskem gibanju,
  • definirati in izračunati prestavno razmerje pri jermenskem, verižnem, tornem in zobniškem prenosniku,
  • opisati preproste prenosnike in izračunati veličine (premer jermenice), vrtilno frekvenco, število zob, prestavno razmerje pri le-teh;
  • modeli mehanizmov za prikaz različnih gibanj teles,
  • računalnik z ustrezno programsko opremo,
  • modeli prenosnikov gibanja;

KINETIKA točke

  • Newtonovi zakoni
  • vztrajnost
  • gibalna enačba
  • D´Alembertovo načelo
  • delo in energija
  • kinetična energija
  • potencialna energija
  • zakon o ohranitvi mehanske energije
  • moč
  • izkoristek
  • uporabiti Newtonove zakone pri reševanju enostavnih praktičnih nalog kinetike s področja strojništva,
  • uporabiti D´Alembertovo načelo za izračunavanje sil in pospeškov,
  • definirati in izračunati delo sile,
  • definirati kinetično in potencialno energijo masne točke,
  • izračunati kinetično in potencialno energijo masne točke,
  • uporabiti zakon o kinetični energiji,
  • pojasniti in uporabiti zakon o ohranitvi mehanske energije,
  • definirati in izračunati moč in izkoristek s poudarkom na praktičnih strojniških primerih,
  • izračunati pridobljeno in potrebno moč pri upoštevnju izkoristka;
  • računalnik z ustrezno programsko opremo,
  • modeli prenosnikov gibanja;

Kinetika togega telesa

  • masni vztrajnostni moment
  • kinetična energija pri vrtenju teles okoli stalne osi
  • D’Alembertovo načelo pri vrtenju teles okoli stalne osi
  • pojasniti pojem vztrajnosti,
  • izračunati masni vztrajnostni moment teles osnovnih geometrijskih oblik,
  • izračunati kinetično energijo vrtečih se teles,
  • uporabiti D’Alaembertovo načelo za vrtenje teles okoli stalne osi;
  • model vztrajnika;

3.5. HIDROMEHANIKA

Osnovni pojmi hidromehanike

  • fizikalne lastnosti kapljevin
  • realne in idealne kapljevine
  • definirati fizikalne lastnosti tekočin in ločevati realno in idealno kapljevino,
  • razložiti Newtonov zakon viskoznega trenja;
  • merilnik viskoznosti;

Osnovni zakoni hidrostatike

  • hidrostatični tlak
  • osnovna enačba hidrostatike
  • vezne posode
  • merilniki tlaka
  • Pascalov zakon
  • definirati hidrostatični tlak,
  • ločevati med absolutnim tlakom in relativnim tlakom,
  • pojasniti osnovne zakone hidrostatike,
  • izračunati hidrostatični tlak,
  • uporabiti zakone hidrostatike za reševanje praktičnih nalog,
  • uporabiti Pascalov zakon pri hidravličnih strojih (pretvorniki sile, pretvorniki tlaka);
  • merilniki tlaka,
  • vezne posode,
  • modeli hidravličnih strojev;

Sila tekočine na steno posode

  • na dno posode
  • na ravno vertikalno steno
  • razložiti hidrostatični paradoks,
  • izračunati silo tekočine na dno posode,
  • izračunati silo tekočine na ravno vertikalno steno;
  • posoda z membranskim dnom;

Vzgon in plavanje

  • sila vzgona - Arhimedov zakon
  • plavanje teles
  • definirati Arhimedov zakon,
  • uporabiti Arhimedov zakon pri reševanju praktičnih nalog o vzgonu in plavanju;
  • modeli plavajočih in potopljenih teles,
  • naprava za merjenje sile vzgona;

Osnovni pojmi hidrodinamike

  • osnovne veličine, vrste pretokov, Reynoldsovo število
  • definirati tokovno cev, pretočni prerez, pretočno hitrost, prostorninski pretok, tokovnico, stacionarni in nestacionarni tok, laminarni in turbulentni tok, izračunati Reynoldsovo število;
  • učilo za proučevanje laminarnega in turbulentnega toka;

Pretakanje idealne kapljevine

  • kontinuitetna enačba
  • Bernoullijeva enačba
  • definirati in razložiti kontinuitetno enačbo,
  • definirati in razložiti Bernoullijevo enačbo,
  • določiti vrste pretokov,
  • izračunati iztočne in pretočne hitrosti v cevovodu,
  • uporabiti kontinuitetno enačbo in Bernoullijevo enačbo pri Venturijevi cevi in hidravlični nategi;
  • računalnik z ustrezno programsko opremo,
  • priročniki in tabele;

Stacionarni tok tekočin v ceveh s trenjem

  • zakon o ohranitvi mehanske energije
  • linijske izgube
  • lokalne izgube
  • moč pri črpalkah
  • definirati, razložiti in izračunati linijske izgube,
  • definirati, razložiti in izračunati lokalne izgube,
  • uporabljati tabele oz. diagrame v priročnikih,
  • skicirati in razložiti cevovod za črpanje tekočin,
  • izračunati moč črpalke;
  • računalnik z ustrezno programsko opremo,
  • priročniki in tabele;

Iztekanje tekočine pri stalni gladini na dnu posode,

iztekanje iz tlačne posode

  • izračunati povprečno hitrost iztekanja tekočine iz odprte in tlačne posode,
  • določiti volumenski pretok tekočine;
  • model posode z odprtino;

Odpori pri gibanju teles v tekočini in v zraku

  • definirati, od katerih veličin je odvisen odpor pri gibanju teles v tekočini,
  • navesti, od česa je odvisna sila, ki je potrebna za gibanje telesa v tekočini,
  • navesti, od česa je odvisna moč, ki je potrebna za gibanje telesa v tekočini.
  • model preprostega vetrovnika,
  • računalnik z ustrezno programsko opremo,
  • priročniki in tabele.

5. OCENJEVANJE IZPITA

5.1 Pisni izpit:

Izpitna pola je ovrednotena po predhodno izdelanem točkovniku s skupno 50 točkami.

Izpitna pola oz. sklop

Štev. nalog

Tipi nalog

Vrednotenje posameznih nalog

(točke)

Dovoljeni pripomočki

Čas reševanja

(minute)

Skupaj točke

Delež v oceni

(%)

1.

4 - 10

kratke naloge ali vprašanja iz osnovnega znanja definicij oz. test objektivnega tipa za preverjanje osnovnih znanj iz mehanike

1 - 5

geometrijsko orodje

do 20

20

40

2.

3 - 5

strukturirane naloge iz izbire oz. analiziranja postopkov in uporabe osnovnega znanja

6 - 10

geometrijsko orodje,

žepni računalnik, strojniški priročnik ali zbirka formul, veličin in preglednic iz mehanike

do 100

30

60

      SKUPAJ

do 120

50

100

5.2 Ustni izpit:

Za ustni izpit je pripravljen enoten seznam vprašanj, ki služijo učiteljem za pripravo izpitnih lističev. Vsak izpitni listek je točkovan s 50 točkami. Vprašanja morajo biti točkovana in izbrana tako, da so listki enakovredni.

Pri sestavljanju izpitnih listkov je potrebno upoštevati preglednico vsebin in taksonomskih stopenj. Vprašanja zajemajo znanja iz definicij, zakonov in poznavanja strokovne terminologije (30 %), razumevanja in uporabe (40 %) ter analize, sinteze in vrednotenja (30 %).