Пространственная система сил

ВВЕДЕНИЕ

Для усвоения курса «Теоретическая механика. Статика и кинематика» необходимо изучить теорию, получить навыки в решении задач и выполнить индивидуальную курсовую работу.

Настоящее учебное пособие включает два раздела: статику и кинематику, по которым приводятся программа изучения и задания для курсовой работы.

Задание выполняется в отдельной тетради или на листах писчей бумаги формата А4, которые затем брошюруются. Решение каждой задачи должно сопровождаться чертежом, который выполняется согласно условиям конкретного варианта задания. Чертеж должен быть аккуратным и наглядным и выполнен с учетом применяемого масштаба. На рисунках должны быть показаны все заданные величины (размеры, векторы сил, скоростей, ускорений и т. п.) и координатные оси. Кроме того необходимо иметь в виду, что все линии на рисунках и в условиях, параллельные строкам, считаются горизонтальными, а перпендикулярные строкам - вертикальными.

Решение задач необходимо сопровождать краткими пояснениями (какие формулы или теоремы применяются, откуда получаются те или иные результаты и т. п.) и подробно излагать весь ход расчетов. На каждой странице оставлять поля для замечаний преподавателя.

Программа курса «Теоретическая механика»

Введение

Механическое движение как одна из форм движения материи. Предмет механики. Теоретическая механика и ее место среди естественных и технических наук. Механика как теоретическая база ряда областей современной техники. Объективный характер законов механики. Основные исторические этапы развития механики. Связь механики с общественным производством.

Статика твердого тела

Предмет статики

Основные понятия статики: абсолютно твердое тело, сила, эквивалентная система сил, равнодействующая, уравновешенная система сил, силы внешние и внутренние. Аксиомы статики. Связи и реакции связей. Основные виды связей: гладкая плоскость (поверхность и опора), гибкая нить, цилиндрический шарнир (подшипник), сферический шарнир (подпятник), невесомый (идеальный) стержень; реакции этих связей.

Система сходящихся сил

Геометрический и аналитический способы сложения сил. Сходящиеся силы. Равнодействующая сходящихся сил. Геометрическое условие равновесия сходящихся сил. Аналитические условия равновесия пространственной и плоской систем сходящихся сил. Теорема о равновесии трех непараллельных сил.

Теория пар сил

Момент силы относительно точки (центра) как вектор. Алгебраическое значение момента силы относительно точки. Пара сил и ее алгебраическое значение. Момент пары сил как вектор. Теоремы об эквивалентности пар. Сложение пар в плоскости и произвольно расположенных в пространстве. Условия равновесия системы пар.

Плоская система сил

Теорема о параллельном переносе силы. Основная теорема статики о приведении плоской системы сил к данному центру. Главный вектор и главный момент системы сил и их вычисление. Частные случаи приведения: приведение к паре сил, к равнодействующей и случай равновесия. Аналитические условия равновесия плоской системы сил. Три вида условий равновесия: а) равенство нулю сумм проекций сил на две координатные оси и суммы их моментов относительно любого центра; б) равенство нулю сумм моментов сил относительно двух центров и суммы их проекций на одну ось; в) равенство нулю сумм моментов сил относительно трех центров. Условия равновесия системы параллельных сил. Теорема Вариньона о моменте равнодействующей.

Сосредоточенные и распределенные силы. Силы, распределенные по отрезку прямой, и их равнодействующая. Реакция жесткой заделки. Равновесие системы тел. Статически определимые и статически неопределимые системы. Равновесие при наличии сил трения. Коэффициент трения. Предельная сила трения. Угол и конус трения. Условие самоторможения. Трение качения, коэффициент трения качения и момент трения качения.

Пространственная система сил

Момент силы относительно оси и его вычисление. Зависимость между моментом силы относительно центра и относительно оси, проходящей через этот центр. Аналитические формулы для вычисления моментов силы относительно трех координатных осей. Приведение пространственной системы сил к данному центру. Вычисление главного вектора и главного момента пространственной системы сил. Аналитические условия равновесия произвольной пространственной системы сил.

Центр тяжести

Центр параллельных сил. Формулы для определения координат центра параллельных сил. Центр тяжести твердого тела; формулы для определения его координат. Центры тяжести объема, площади и линии. Способы определения положения центров тяжести тел. Центры тяжести дуги окружности, треугольника и кругового сектора.

Кинематика

Кинематика точки

Предмет кинематики. Пространство и время в классической механике. Относительность механического движения. Системы отсчета. Задачи кинематики.

Векторный способ задания движения точки. Траектория точки. Скорость точки как производная ее радиуса-вектора по времени. Ускорение точки как производная от ее вектора скорости по времени.

Координатный способ задания движения точки в прямоугольных декартовых координатах. Определение траектории точки. Определение скорости и ускорения точки по их проекциям на координатные оси.

Естественный способ задания движения точки. Естественный трехгранник и его оси. Алгебраическая величина скорости точки. Определение ускорения точки по его проекциям на оси естественного трехгранника; касательное и нормальное ускорения точки. Выражение касательного ускорения точки через проекции скорости и ускорения на координатные оси.

Поиск по сайту: