Технічна механіка (лекція № 1)

1. Лекція № 1

Вступ. Зміст та сутність
дисципліни, її значення для
даної спеціальності.

2.

Технічна
механіка
містить
багато
наукових
узагальнень, які допомагають майбутнім інженерам
різних спеціальностей правильно розуміти ті явища,
які вони спостерігають, і робити науково обґрунтовані
висновки. Крім того, ця дисципліна є науковою базою
багатьох галузей сучасної техніки. Вона є основою
таких загальноосвітніх і спеціальних дисциплін, як
опір матеріалів, теорія механізмів і машин, гідравліка,
деталі машин, динаміка машин та інші, що
вивчаються у вузах. Знання технічної механіки
потрібні
студентам
для
успішного
вивчення
профілюючих предметів, а також для творчої
інженерної діяльності на промисловому виробництві
після закінчення вузу.

3. Істория розвитку механіки

1.
2.
Донауковий період Арістотель (384-322 р.р. до н.е.) –
давньогрецький філософ Архімед (287-212 р.р. до н.е.) –
давньогрецький фізик, механік, заклав основи статики і
гідростатики Леонардо да Вінчі (1452 -1519) – італійський
художник, винахідник Микола Коперник (1473-1543) –
польський астроном, математик Галілео Галілей (1564-1642) –
італійський механік, фізик, основоположник динаміки
2. Класична механіка Ісаак Ньютон (1642-1727) – “Математичні
початки натуральної філософії” Михайло Ломоносов (17111765) – фізик, хімік, перший натураліст Леонард Ейлер (17071783) – математик, механік 3. Аналітична механіка Жозеф
Лагранж (1736-1813) – французький математик, механік –
аналітична статика 6 Ж.Д’Аламбер, П.С.Лаплас, К.Якобі, Г.Герц,
С.Чаплигін – вчені механіки 4. Релятивістська механіка Альберт
Ейнштейн (1879-1955) – фізик-теоретик

4.

Технічна механіка – це загально технічний курс, що
включає основні відомості з кількох самостійних
дисциплін: теоретичної механіки, опору матеріалів,
деталей машин.
Задачі курсу:
1. Вивчення загальних законів руху і рівноваги
матеріальних тіл. (теоретична механіка.) – ч.1
2. Вивчення методів розрахунку елементів конструкцій
на міцність, жорсткість та стійкість. (опір матеріалів) –
ч.2
3. Вивчення будови, зони використання, основ
розрахунку і конструювання деталей машин і
механічних пристроїв загального призначення. (деталі
машин) – ч.3

5.

6. Теоретична механіка

– це наука що вивчає загальні закони механічного
руху матеріальних тіл і встановлює загальні прийоми
та методи розв’язку питань пов’язаних з цим рухом.
Увага приділяється вивченню основних понять і
аксіом статики, умов рівноваги збіжних сил, плоскої
системи сил довільно розташованих, просторової
системи сил, визначенню центра ваги тіла, розділи
кінематика та динаміка.

7.

8.

СТАТИКА
КІНЕМАТИКА
ДИНАМІКА
Вивчає сили та системи
Вивчає рух
Вивчає рух
сил, їх дію на
матеріальних об’єктів
матеріальних об’єктів
матеріальні об’єкти та
без дослідження
внаслідок дії на них
рівновагу цих об’єктів
причин, які
сил.
під їх дією.
спричиняють цей рух
Динаміка об’єднує
Статика, перш за все,
або його зміну.
закони статики та
дозволяє визначити
Вивчаються лише
кінематики і є
умови рівноваги всіх
геометричні
основною і
різноманітних споруд.
властивості руху.
центральною частиною
курсу механіки.

9. Опір матеріалів

–
увага
приділяється
вивченню
основних
положень,
таких
видів
деформації, як розтяг (стиск); крутіння;
згин; гіпотез міцності; розрахунку на
міцність; деталі машин – з’єднання
деталей, розрахунок цих з’єднань на
міцність,
загальні
відомості
про
передачі,
редуктори,
вали,осі,
підшипники, муфти.

10. Деталі машин

– це технічна дисципліна в якій вивчають
методи, норми і правила розрахунку і
конструювання деталей і складальних
одиниць загального призначення.

11. ВСТУП ДО ТЕОРЕТИЧНОЇ МЕХАНІКИ. ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ ТА АКСІОМИ СТАТИКИ.

Предмет
і
задачі
курсу.
Структура
теоретичної механіки, її зв’язок з загально
інженерними дисциплінами.
1.1 Предмет і аксіоми статики.
1.2 В’язі та реакції в’язів.
1.3 Аксіома звільнення від в’язів.

12. Сила – це кількісна міра взаємодії матеріальних тіл, що визначає інтенсивність та напрям цієї взаємодії

13.

Механічним
рухом
називають
зміну
взаємного
розташування матеріальних точок (тіл) у просторі, яке
відбувається протягом часу.
Основною задачею теоретичної механіки є вивчення
загальних законів руху і рівноваги матеріальних тіл під дією
прикладених до них сил.
Матеріальною точкою називають тіло розмірами якого
можна знехтувати в умовах даної задачі.
Абсолютно твердим тілом називають тіло деформацією
якого можна знехтувати під час вивчення його руху або
рівноваги.
Сили, що діють на дане тіло з боку інших тіл, називають
зовнішніми: Сили взаємодії між частинками самого тіла
називають внутрішніми.

14. Сила визначається трьома елементами

Точкою прикладання сили називається матеріальна
частинка тіла, на яку безпосередньо діє сила (точка А);
Напрям сили є напрям того прямолінійного руху,
якого дана сила надала б точці свого прикладання,
якщо б ця частинка тіла була вільною та знаходилась у
стані спокою до початку дії сили (пряма DЕ);
Чисельною величиною або модулем є чисельне
значення СИЛИ, яка ДІЄ на тіло (графічно - довжина
напрямленого відрізка AB); модуль сили визначається в
Н (ньютонах)

15. Матеріальна точка

16.

17.

Основні означення
Тіло, яке не з’єднане з іншими тілами, і яке може здійснювати
будь-яке переміщення у просторі називають вільним тілом:
Сукупність сил, які діють на дане тіло, називають системою
сил (СС):
Якщо система сил така, що під її дією вільне тіло не змінює свого
руху, то її називають врівноваженою системою сил:
Сила, яка при приєднанні до деякої системи сил, що діють на
тіло, приводить цю систему до рівноваги, називають
врівноважуючою силою для даної системи;
Дві системи сил називають еквівалентними, якщо вони чинять
однакову механічну дію на одне й те саме вільне тверде тіло;
Одна сила, яка еквівалентна даній системі сил, називається
рівнодійною силою для цієї системи сил;

18. Врівноважена система сил

19. Аксіоми статики

Аксіома1.Перший закон Ньютона(закон інерції).
Система сил, прикладених до твердого тіла, є
зрівноваженою, якщо під її дією точка перебуває в стані
відносного спокою або рухається рівномірно та
прямолінійно.
Аксіома 2. Якщо на вільне абсолютно тверде тіло діє
дві сили, то тіло може знаходитися у рівновазі тоді і
тільки тоді, якщо ці сили рівні за модулем і напрямлені
вздовж однієї прямої в протилежні боки.

20.

21. Аксіоми статики

Аксіома 3 Дія даної системи сил на абсолютно тверде тіло
не зміниться, якщо до неї додати або від неї відняти
врівноважену систему сил.
Наслілок Дія сили на абсолютно тверде тіло не зміниться,
якщо перенести точку прикладання сили вздовж лінії її дії в
будь-яку іншу точку тіла.
Аксіома 4 Дві сили, прикладені до тіла в одній точці,
мають рівнодійну, прикладену до тієї ж точки, яка
зображується діагоналлю паралелограма, що побудований
на цих силах як на сторонах.

22.

Аксіома 5 Дія завжди дорівнює протидії і протилежно
напрямлена; або взаємодії двох тіл дорівнюють одна
одній і напрямлені в протилежні боки.
Дія і протидія завжди прикладені до різних тіл, тому
вони не можуть зрівноважуватись.

23. В’язі та реакція в’язів

Будь-яке матеріальне тіло, що обмежує переміщення
даного тіла у просторі, називають в'яззю.
Сила, з якою в’язь діє на тіло, перешкоджаючи його
переміщенню в будь-якому напрямку, називається
силою реакції (протидії) цієї в'язі.

24.

В’язі та реакція в’язів

25.

26.

27.

28.

29.

30.

31.

В’язі та реакція в’язів

32.

33.

Гладка
поверхня
Гнучка в’язь
Шарнірний(не
вагомий)
стержень
Шарнірно-нерухома опора
Циліндричний шарнір
Шарнірно-рухома
опора
Жорстке кріплення

34.

1.Аналіз статики об'єктів
Плоска система збіжних сил стосується ситуацій, коли кілька сил діють
на одній площині та їх лінії дії сходяться в одній точці. Це важливо для
розрахунків рівноваги об'єктів, наприклад, конструкцій мостів, будівель
чи машин. Якщо сили збалансовані, система знаходиться в рівновазі, і
конструкція є стійкою.
2. Проектування і безпека конструкцій
Інженери використовують цей принцип для розрахунку міцності та
стійкості будівель, мостів, транспортних засобів та інших об'єктів.
Правильний аналіз збіжних сил допомагає уникнути аварій і забезпечити
довговічність конструкцій.
3. Розуміння розподілу сил у механічних системах
У машинах та механізмах сили часто передаються через кілька точок.
Знання про збіжні сили дозволяє правильно визначати напруги і реакції
в різних елементах системи, що важливо для забезпечення ефективної
роботи обладнання.

35.

4. Розрахунок реакцій
Коли на об'єкт діє кілька сил, важливо визначити сумарну силу та
напрямок її дії. Це допомагає в розрахунках реакцій, що виникають у
точках опори конструкцій або механізмів.
5. Застосування в навчанні і на практиці
Поняття збіжних сил — це базовий елемент класичної механіки, який
учать у курсах з фізики, інженерії, архітектури та інших технічних
спеціальностях. Це дозволяє зрозуміти більш складні системи сил та
взаємодії у тривимірному просторі.
6. Оптимізація витрат і матеріалів
Знання про правильний розподіл і баланс сил дозволяє ефективно
використовувати матеріали, що знижує витрати при будівництві та
виготовленні техніки.