SULIT

SULIT

UNIVERSITI MALAYSIA PERLIS

Peperiksaan Semester Kedua

Sidang Akademik 2012/2013

Jun 2013

ENT142 Engineering Dynamics

[Dinamik Kejuruteraan]

Masa: 3 Jam

Please make sure that this question paper has SEVEN (7) printed pages including this

front page before you start the examination. [Sila pastikan kertas soalan ini mengandungi SEVEN (7) muka surat yang bercetak termasuk muka

hadapan sebelum anda memulakan peperiksaan ini.]

This question paper has SIX (6) questions. Answer ALL questions in PART A and

answer TWO (2) questions only in PART B. Each question contributes 20 marks. [Kertas soalan ini mengandungi ENAM (6) soalan. Jawab SEMUA soalan dalam BAHAGIAN A dan

jawab DUA (2) soalan sahaja dalam BAHAGIAN B. Markah bagi tiap-tiap soalan adalah 20 markah.]

SULIT

SULIT

(ENT 142)

- 2 -

PART A – Answer ALL questions. [BAHAGIAN A – Jawab SEMUA soalan.]

Question 1 [Soalan 1]

Figure 1 shows a boy at A attempts to throw a ball over the roof of a barn with an initial

speed of vA = 15 m/s. [Gambarajah 1 menunjukkan seorang lelaki pada A cuba melontar sebiji bola melepasi bumbung bangsal

dengan kelajuan awal vA = 15 m/s.]

(a) Determine the angle θA at which the ball must be thrown so that it reaches its

maximum height at C. [Tentukan sudut θA yang mana bola tersebut mestilah dilontar supaya ianya melepasi ketinggian

maksima pada C.] (7 Marks/ Markah)

(b) Determine the distance d where the boy should stand to make the throw. [Tentukan jarak d di mana lelaki tersebut sepatutnya berdiri untuk membuat lontaran tersebut.]

(3 Marks/ Markah)

(c) If the ball is launched at an angle θA = 40°, Calculate: [Sekiranya bola dilancarkan pada sudut θA = 40°, tentukan:]

(i) The minimum speed vA at which he must throw the ball so that it reaches its

maximum height at C. [Kelajuan vA minima yang mana lelaki tersebut mestilah melontar bola itu supaya ianya

melepasi ketinggian maksima pada C.] (7 Marks/ Markah)

(ii) The distance d where the boy should stand to make the throw.

[Jarak d di mana lelaki tersebut sepatutnya berdiri untuk membuat lontaran tersebut.]

(3 Marks/ Markah)

Figure 1 [Gambarajah 1]

....3/-

SULIT

SULIT

(ENT 142)

- 3 -

Question 2 [Soalan 2]

Figure 2 shows four inelastic cables C are attached to a plate P and hold the 0.3 m long

spring 0.075 m in compression when no weight is on the plate. There is also an

undeformed spring nested within this compressed spring. Assume the block strike the

plate having a mass of 5 kg when it is 0.6 m above the plate. Neglect the mass of the plate

and springs and any energy lost in the collision. [Gambarajah 2 menunjukkan empat kabel-kabel tidak kenyal disambungkan kepada plat P dan menahan

spring yang mempunyai panjang 0.3 m dan dalam keadaan mampatan 0.075 m apabila tiada beban

dikenakan ke atas plat tersebut. Terdapat juga sebuah pegas tersarang yang tidak berubah bentuk yang

dalam pegas yang termampat tersebut. Anggarkan blok yang menghentam plat tersebut mempunyai jisim 5

kg apabila ianya berada 0.6 m di atas plat tersebut. Abaikan jisim plat dan pegas tersebut serta tiada

tenaga yang hilang semasa perlanggaran berlaku.]

(a) Determine the maximum compression in each spring after it strikes the plate.

Assume the block moving downward at velocity v of 1.2 m/s. [Tentukan mampatan maksima pada setiap pegas selepas ianya menghentam plat tersebut.

Anggap blok tersebut bergerak ke bawah pada halaju v ialah 1.2 m/s] (12 Marks/ Markah)

(b) If the nested spring has a stiffness of 10 kN/m, compute the velocity v of the

block so that after it strikes the plate, it compresses the nested spring to an amount

of 0.06 m. Justify your answer. [Sekiranya pegas tersarang yang mempunyai kekakuan 10 kN/m, kirakan halaju v blok tersebut

supaya selepas ianya menghentam plat tersebut, ianya memampatkan pegas tersarang kepada

0.06 m. Justifikasi jawapan anda.]

(8 Marks/ Markah)

Figure 2 [Gambarajah 2]

....4/-

SULIT

SULIT

(ENT 142)

- 4 -

Question 3 [Soalan 3]

Figure 3 shows the 50 kg uniform crate rests on the platform for which the coefficient of

static friction is µs = 0.5. [Gambarajah 3 menunjukkan 50 kg peti seragam berehat di atas platform yang mana pekali geseran statik

ialah µs = 0.5.]

(a) Calculate the greatest angular acceleration α and frictional force Ff they can have

so that the crate does not slip or tip at the instant θ = 30o. Assume the supporting

links have an angular velocity ω = 1 rad/s. [Kirakan pecutan sudut α terbesar dan daya geseran Ff yang dapat diperolehi supaya peti

tersebut tidak tergelincir atau terbalik pada ketika θ = 30o. Anggap penyambung-penyambung

sokongan mempunyai halaju sudut ω = 1 rad/s,]

(10 Marks/ Markah)

(b) If the supporting links have an angular velocity ω = 1 rad/s and angular

acceleration α = 0.5 rad/s2, compute the frictional force Ff on the crate and check

whether the crate slip or not at the instant θ = 30o. Compare with your answer in

(a). Justify your answer. [Sekiranya penyambung-penyambung sokongan mempunyai halaju sudut ω = 1 rad/s dan pecutan

sudut α = 0.5 rad/s2, kirakan daya geseran Ff pada peti tersebut dan periksa samada peti tersebut

tergelincir atau tidak pada ketika θ = 30o. Bandingkan dengan jawapan anda di (a). Justifikasikan

jawapan anda.]

(10 Marks/ Markah)

Figure 3 [Gambarajah 3]

....5/-

SULIT

SULIT

(ENT 142)

- 5 -

PART B – Answer TWO (2) questions only. [BAHAGIAN B – Jawab DUA (2) soalan sahaja.]

Question 4 [Soalan 4]

Figure 4 shows the motor pulls on the cable at A with a force F, where t is in seconds.

Assume that the 17 kg crate is originally at rest on the ground when t = 0 s. Neglect the

mass of the cable and pulleys. [Gambarajah 4 menunjukkan motor menarik kable pada A dengan menggunakan daya F, di mana t dalam

saat. Anggarkan 17 kg peti tersebut pada keadaan asal dalam keadaan rehat di atas lantai apabila t = 0 s.

Abaikan jisim kabel dan takal-takal.]

(a) Compute its speed when t = 4 s and F = 4.905 (30 + t2) N.

[Kirakan halaju peti tersebut pada t = 4 s dan F = 4.905 (30 + t2) N.]

(10 Marks/ Markah)

(b) If F = 5e2t

N is used, calculate the crate’s speed when t = 4 s and compare with

your answer in (a). Justify your answer. [Sekiranya F = 5e

2t N digunakan, kirakan halaju peti tersebut pada t = 4 s dan bandingkan

dengan jawapan pada (a). Justifikasi jawapan anda.]

(10 Marks/ Markah)

Figure 4 [Gambarajah 4]

....6/-

SULIT

SULIT

(ENT 142)

- 6 -

Question 5 [Soalan 5]

The slider block C moves horizontally with velocity vc as shown in Figure 5. At the same

instant, crank AB rotates with angular velocity ωAB = 4 rad/s which causes the slider

block C to slip. [Blok gelangsar C bergerak secara mendatar dengan halaju vc seperti ditunjukkan dalam Gambarajah 5.

Pada masa yang sama, aci engkol AB berputar dengan halaju sudut ω = 10 rad/s yang mana menyebabkan

blok gelangsar C tersebut bergerak.]

(a) Calculate the velocity vc of the slider block C at the instant shown. [Kirakan halaju vc blok gelangsar C tersebut pada masa yang ditunjukkan.]

(10 Marks/ Markah)

(b) Modify the crank arm length AB from 150 mm to 200 mm, compare the velocity

vc of the slider block C at the same instant shown with your answer in (a). Justify

your answer. [Ubahsuai panjang lengan aci engkol tersebut daripada 150 mm to 200 mm, bandingkan halaju vc

blok gelangsar C tersebut pada masa sama yang ditunjukkan dengan jawapan anda di (a).

Justifikasikan jawapan anda.]

(10 Marks/ Markah)

Figure 5 [Gambarajah 5]

....7/-

h

hBC

hAB

SULIT

SULIT

(ENT 142)

- 7 -

Question 6 [Soalan 6]

The spool has a mass of 100 kg and a radius of gyration of 400 mm about its center of

mass O (see Figure 6). [Sebuah gelendong yang mempunyai jisim 100 kg dan jejari putaran 400 mm terhadap pusat jisimnya O

(Rujuk Gambarajah 6).]

(a) Determine the angular velocity after its center O has moved down the plane a

distance of 2 m. Assume the spool is released from rest and the contact surface

between the spool and the inclined plane is smooth. [Tentukan halaju sudut selepas pusatnya O bergerak ke bawah menuruni satah pada jarak 2 m.

Anggap gelendong tersebut dilepaskan dari keadaan rehat dan permukaan bersentuhan antara

gelendong dan satah condong tersebut adalah licin.]

(10 Marks/ Markah)

(b) Based on your answer in (a), calculate and compare the angular velocity after its

center O has moved down the plane a distance of 2 m if the coefficient of kinetic

friction on the contact surface between the spool and the inclined plane is µk =

0.15. Justify your answer. Assume the spool is released from rest. [Berdasarkan jawapan anda dalam (a), kirakan dan bandingkan halaju sudut selepas pusatnya O

bergerak ke bawah menuruni satah pada jarak 2 m sekiranya pekali geseran kinetik pada

permukaan bersentuhan antara gelendong dan satah condong tersebut ialah µk = 0.15.

Justifikasikan jawapan anda. Anggap gelendong tersebut dilepaskan dari keadaan rehat. ]

(10 Marks/ Markah)

Figure 6 [Gambarajah 6]

-ooOoo-