ет статики

Роль механіки в підготовці майбутнього інженера-механіка. Основні етапи розвитку механіки.

Теоретична механіка не тільки дозволяє пояснити ряд важливих явищ в навколишньому світі, але і служить науковим фундаментом для багатьох технічних дисциплін. Її методами і прийомами користуються при всіх технічних розрахунках, пов'язаних з проектуванням різних споруд і машин і їх експлуатацією.

Крім важливого освітнього значення, вивчення теоретичної механіки грає величезну роль у розвитку професійного мислення техніка або майбутнього інженера. Чим краще і глибше будуть засвоєні студентами основні положення теоретичної механіки, тим легше буде для них перехід до продуктивної вивчення спеціальних технічних дисциплін, необхідних для інженерної діяльності.

Курс теоретичної механіки має давню історію, він формувався століттями і традиційна методика його викладання в більшості вузів знаходиться на досить високому рівні. Разом з тим для багатьох викладачів вищої технічної школи теоретична механіка - предмет традиційний, позбавлений новизни і чіткої практичної значущості в підготовці майбутнього фахівця-інженера. Навчання будується за випробуваною класичною схемою викладу матеріалу з подальшим закріпленням і контролем якості засвоєння. Це не дозволяє в повній мірі розглядати процес викладання теоретичної механіки як важливий фактор професійної підготовки сучасного інженера.

Таким чином, з огляду на, що фундаментом інженерної освіти служать предмети фізико-математичного циклу, до числа яких належить теоретична механіка, очевидна необхідність виявлення психолого-педагогічних умов вдосконалення викладання теоретичної механіки майбутнім інженерам з метою поліпшення їх професійної підготовки та розвитку у них професійно важливих якостей.

Статикою називається розділ механіки, в якому викладається загальне вчення про сили і вивчається умови рівноваги матеріальних тіл, які перебувають під дією сил.

Тверде тіло. У статиці і взагалі в теоретичної механіки все тіла вважаються абсолютно твердими. Тобто передбачається, що ці тіла не де-формуються, не змінюють свою форму і об'єм, яке б дію на них не було надано. Матеріальною точкою буде називатися абсолютно тверде тіло, розмірами якого можна знехтувати.

Дослідженням руху нетвердих тіл - пружних, пластичних, рідких, газоподібних, займаються інші науки (опір мате-ріалів, теорія пружності, гідродинаміки і т.д.).

Під рівновагою будемо розуміти стану спокою тіла по відношенню до інших матеріальних тіл.

1. Величина, що є кількісною мірою механічної взаємодії матеріальних тіл, називається в механіці силою.

У Міжнародній системі одиниць (СІ) силу вимірюють в ньютонах (Н), кілоньютонах (кН).

Сила є величиною векторною.

Про тіло кажуть, що воно знаходиться в рівновазі, якщо воно спочиває або рухається рівномірно і прямолінійно щодо обраної інерціальної системи відліку.

У статиці матеріальні тіла вважають абсолютно твердими. тому зміна розмірів тіл зазвичай мало в порівнянні з початковими розмірами.

На тіло впливають зовнішні сили, а також інші матеріальні тіла, що обмежують переміщення даного тіла в просторі. Такі тіла називають зв'язками. Сила, з якою зв'язок діє на тіло, обмежуючи його переміщення, називається реакцією зв'язку. Для запису умови рівноваги системи зв'язку прибирають, а реакції зв'язків замінюють на рівні їм сили.

Наприклад, якщо тіло закріплено на шарнірі. то шарнір є зв'язком. Реакцією зв'язку, при цьому буде сила, що проходить через вісь шарніра ..

Якщо систему сил, що діють на тверде тіло, можна замінити на іншу систему сил, не змінюючи механічного стану тіла, то такі системи сил називаються еквівалентними.

Для будь-якої системи сил, прикладених до твердого тіла, можна знайти еквівалентну систему сил, що складається з сили, яка додається в заданій точці (центрі приведення), і пари сил. Ця сила називається головним вектором системи сил, а момент, створюваний парою сил - головним моментом щодо обраного центру приведення. Головний вектор дорівнює векторній сумі всіх сил системи і не залежить від обраного центру приведення. Головний момент дорівнює сумі моментів всіх сил системи відносно центру приведення.

Сукупність сил, що діють на яке-небудь тверде тіло, будемо називати системою сил

Тіло, не скріплене з іншими тілами, якому з даного положення можна повідомити будь-яке переміщення в просторі, на-ни опиняються вільним.

Якщо одну систему сил, що діють на вільне тверде тіло, можна замінити іншою системою, не змінюючи при цьому перебуваючи-ня спокою або руху, в якому знаходиться тіло, то такі дві системи сил називаються еквівалентними.

Система сил, під дією якої вільне тверде тіло може перебувати в спокої, називається врівноваженою або еквівалентні-валентної нулю.

Якщо дана система сил еквівалентна одній силі, то ця сила називається рівнодіючої даної системи сил.

Сила, рівна рівнодіюча по модулю, прямо протилежний-ва їй у напрямку і діє вздовж тієї ж прямої, називаються ється врівноважує силою.

Сила, прикладена до тіла в якій-небудь одній його точці, називається зосередженою.

Всі теореми і рівняння статики виводи-дяться з декількох вихідних положень, прийнятих без матема-тичних доказів і званих аксіомами або принципами статики. Аксіоми статики представляють собою результат узагальнень численних дослідів і спостережень над рівновагою і рухом тіл, неодноразово підтверджених практикою. Частина з цих аксіом є наслідками основних законів механіки, з якими ми познайомимося в динаміці.

Аксіома 1. Якщо на вільне абсолютно тверде тіло діють дві сили, то тіло може перебувати в рівновазі тоді і тільки тоді, коли ці сили рівні за модулем (F1 = F2) і спрямовані вздовж однієї прямої в протилежні сторони

Аксіома1 визначає найпростішу врівноважену систему сил, так як досвід показує, що вільне тіло, на яке діє тільки одна сила, перебувати в равнове-сі не може.

Аксіома2. Дія даної си-стеми, сил на абсолютно тверде тіло не зміниться, якщо до неї додати або від неї відняти врівноважену систему сил.

Ця аксіома встановлює, що дві системи сил, що відрізняються на уравнове-шенную систему, еквівалентні один одному.

Слідство з 1-й і 2-й аксіом. Дія сили на читається ну ніяк тверде тіло не зміниться, якщо перенести точку при-розкладання сили уздовж її лінії дії в будь-яку іншу точку тіла.

Аксіома 3 (аксіома паралелограма сил). Дві сили, прикладені до тіла в одній точці, мають рівнодіючу, прикладену в тій же точці і зображує діагоналлю па-раллелограмма, побудованого на цих силах, як на сторонах.

Аксіома4 (принцип протидії). При будь-якому дії одного матеріального тіла на інше має місце таке ж по величині, але проти-воположное у напрямку протидію.

Закон про рівність дії і противод-наслідком є ​​одним з основних законів ме--Ханик

Аксіома 5 (принцип затвердіння). Рівновага изме-няемое (деформується) тіла, що знаходиться під дією дан-ної системи сил, що не порушиться, якщо тіло вважати отверділим (абсолютно твердим). З принципу затвердіння слід, що умови, необхідні і достатні для рівноваги абсолютно твердого тіла, необхідні, але не достатні для рівноваги тіла, що деформується, за формою і розмірами тотожного з даними.

Висловлене в цій аксіомі твердження очевидно. Наприклад, ясно, що рівновага кола не порушиться, якщо її ланки вважати сва-реннимі один з одним і т. Д.

Аксіома 6 (аксіома зв'язків). Будь-яке невільний тіло можна розглядати як вільне, якщо механічна дія зв'язків замінити реакціями цих зв'язків (пояснення до цієї аксіоми в наступному параграфі).

Наведені принципи і аксіоми покладені в основу методів вирішення задач статики. Всі вони широко використовуються в інженерних розрахунках.

Аксіома 1 Аксіома 2 Аксіома3 Аксіома 4

Вопрос№4. Зв'язки і їх реакції. Аксіома зв'язків.