Міністерство освіти і науки України

Бердичівський коледж промисловості, економіки та права

Затверджено

Методичною радою коледжу

Голова методичної ради

_______________В.В. Радчук

28.01.2011 р.

Методичні рекомендації

для самостійного вивчення тем з дисципліни

„ ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА ”

для студентів всіх спеціальностей

Автор-укладач Андрійчук І.І.

Розглянуто та схвалено

на засіданні циклової комісії

професійно орієнтованих дисциплін

Протокол № 5 від 28 .01.2011 р.

Голова комісії

____________ В.М. Б Е Й

2010

Перелік тем, що виносяться на самостійне опрацювання студентів

1. Вступ

2. Плоска система збіжних сил

3. Пара сил

4. Плоска система довільно розташованих сил.

5. Тертя.

6. Просторова система сил.

7. Центр тяжіння.

8. Основні поняття кінематики.

9. Кінематика точки.

10. Прості рухи твердого тіла.

11. Основні поняття динаміки.

12. Сила інерції.

13. Робота та потужність.

14. Основні теореми динаміки.

15. Основні положення опору матеріалів.

16. Розтяг та стиск.

17. Практичні розрахунки на зріз і зминання.

18. Геометричні характеристики плоских перерізів.

19. Кручення.

20. Згтн.

21. Гіпотези міцності і їх застосування.

22. Стійкість стиснентх стержнів.

23. Розрахунки на витривалість.

24. Дедалі машин. З´єднання деталей машин.

25. Нероз´ємні з´єднання.

26. . З´єднання з натягом.

27. Нарізні . з´єднання.

28. Фрикційні передачі

29. Ланцюгові передачі

30. Зубчасті передачі

ТЕМА : Вступ

План

1. Зміст предмету та його роль в техніці

2. Механічний рух

3. Рівновага

4. Розділи предмету

ЛІТЕРАТУРА ОСНОВНА [1] §§ 1-3 ; [11] §§ передмова

ЛІТЕРАТУРА ДОДАТКОВА

Студенти повинні знати: що вивчає дисципліна «Технічна механіка», розділи дисципліни. Визначення механічного руху, а також, що собою представляє рівновага тіл.

Студенти повинні вміти: Визначати стан рівноваги тіл..

ПРЕДМЕТ ТЕХНІЧНОЇ МЕХАНІКИ

- Механіка - одна з найстародавніших наук природознавства, яке, як відомо, вивчає різноманітні властивості матерії та її різні форми, матерія - це об'єктивна реальність, яка існує незалежно від нас, тоб­то це навколишній світ, усі існуючі в ньому тіла, об’єкти Я системи /земля, сонце, вода, повітря, атоми» молекули, механізми, машини., споруди тощо/. Вона охоплює не тільки те, що спостерігаємо, але й все те, що об'єктивно існує й може бути пізнано у майбутньому завдяки удосконаленню засобів спостереження те експериментів.

Матерія немислиме без руху. Рyx - це спосіб існування матерії, і він бував дише там, де є взаємодія між окремими видами матерії. Немає і не може бути матерії без руху і руху без матерії. Отже, світ - ру­хома матерія, рух якої відбувається у просторі і в часі.

Види руху матерії дуже різноманітні. Взагалі під рухом матерії розуміють не тільки переміщення тіл у просторі, але й будь-які зміни, що відбуваються під нас теплових, хімічних, електромагнітних, внут­рішньоатомних та інших процесів. Механіка обмежується вивченням лише механічної форми руху матерії.

Механічний рух- це найпростіша форма руху матерії, яка зводить­ся до простих переміщень у часі фізичних тіл з одного положення у просторі в інше.

Вивчення складніших форм руху матерії пов’язане із загаль­ними законами механіки. Звичайно, не можна різноманітні явища природи звести тільки до механічного руху і пояснювати їх на основі положень одної механіки. Проте механічний рух завжди супроводжує інші форми руху матерії і, очевидно, Його необхідно вивчати раніше за всі інші.

У зв’язку з бурхливим розвитком науки і техніки неможливо в од» ній дисципліні зосередити вивчення всіх питань, пов’язаних з механіч­ним рухом різноманітних матеріальних тіл. Сучасна механіка - це цілий комплекс /система/ загальних і спеціальних технічних дисциплін, при­свячених розрахунку і проектуванню різних споруд, механізмів, машин, приладів і систем. Система наук про найпростіші форми руху матерії складав загальну механіку.

Вивчаючи найпростіші форми руху фізичних тіл, механіка спираєть­ся лише на такі елементарні фізичні властивості речовин, як протяж­ність /геометрична форма матеріального тіла/ і речовинність /маса ре­човини та її розподіл у даному геометричному об’ємі /.Матеріальні тіла, про які йдеться в цих дисциплінах, досить різ­ні, але їхні рухи мають багато спільних властивостей, що не залежать від фізичних властивостей самих тіл. Ці загальні властивості механіч­ного руху матеріальних тіл і вивчаються в теоретичній механіці.

Теоретична механіка - це наука про загальні закони механічного руху та механічну взаємодію матеріальних тіл.

Теоретична механіка - наукова основа ряду сучасних технічних дисциплін. Опір матеріалів, теорія механізмів і машин, деталі машин, будівельна механіка, гідравліка, аеромеханіка, ракетодинаміка та інші технічні дисципліни користуються основними положеннями та законами механіки. На основі теоретичної механіки розв'язується багато задач техніки. Цю дисципліну можна назвати основою, фундаментом сучасної техніки. Законами механіки користуються при розрахунках фундаментів будов, проектуванні та будівництві гідротехнічних споруд, створенні верстатів, різних машин і приладів. З допомогою розрахунків, які ґрунтуються на законах теоретичної механіки й аеродинаміки, в кон­структорських бюро авіаційних заводів винаходять геометричні форми нових літаків і визначають їх льотні характеристики. Закони механіки дозволяють розраховувати траєкторії, швидкості й .дальність польоту артилерійських снарядів, ракет, безпілотних літаків, орбіти супутни­ків Землі та космічних кораблів. Успіхи в завойовуванні космосу немож­ливі без знання механіки.

В основі теоретичної механіки лежать закони І.Ньютона. Тому вона називається ще ньютонівською, або класичною, механікою, на відміну від інших напрямів у механіці.

Завдяки значним-успіхам фізики наприкінці XIX - не початку XX ст., а також новим важливим відкриттям у галузі електродинаміки, ядерної фізики виявилося, що використання класичної механіки має певні межі, її закони не можна застосовувати до руху мікрочастин, в також до руху тіл, швидкість яких близька до швидкості світла. Через це в XX ст. виникла так звана релятивістська механіка, що ґрунтується на теорії відносності А.Ейнштейна і присвячена вивченню руху тіл, швидкість яких близька до швидкості світла. Рух мікрочастин вивчає квантова, або хвильова, механіка. Виникнення цих дисциплін було новим важливим етапом у розвитку механіки.

Теоретичну механіку поділяють на три розділи: "Статика", "Кіне­матика", "Динаміка".

Статика займається головним чином еквівалентною заміною систем сил, як правило, простішою, і вивченням умов рівноваги тіл під Дією цих систем.

Кінематика вивчає механічний рух тіл з геометричної точки зору, тобто без урахування сил, що зумовлюють цей рух.

Динаміка вивчає механічний рух тіл з урахуванням сил, що діють на них.

Короткі історичні відомості про розвиток теоретичної механіки

Механіка - одна із перших наук про природу. її виникнення і роз­виток буди тісно зв’язані з виробництвом, потребами людського суспіль­ства; приготуванням їжі, виготовленням тканини й посуду, перекачуван­ням води, будівництвом тощо. % в стародавні часи при будові різних, часто грандіозних споруд /наприклад, єгипетських пірамід/, будівель­ники користувалися деякими знаннями з механіки, і для піднімання та переміщення великих вантажів використовували прості механічні при­строї чи машини /важіль, коловорот, блок, клин» похилу площину/.

Найдавнішою працею про механізми і машини, яка дійшла до нашого часу, є "Механічні проблеми" Аристотеля /288-322 до н.е./, де опису­ється важіль» криничний журавель, кривошип, колесо, коток, поліспаст, гончарний верстат, центрифуги, зубчасті колеса та ваги. Аристотель вже знав закон додавання сил, що прикладені в одній точці і діють по од­ній прямій, розглядав задачу про рівновагу важеля.

Основоположником статики» як точної науки, слід вважати видатно­го давньогрецького вченого Архімеда /287-212 до н.е./, який у своїх працях узагальнив знання стародавніх учених про статику і заклав її наукові основи, широко використовував свої знання для конструювання різних машин і споруд* Йому належить багато різних технічних винахо­дів /гвинтовий насос, військові машини/. Він дав точний розв'язок за­дачі про рівновагу важеля і створив вчення про центр ваги, йому нале­жить відкриття відомого закону, що носить його ім’я, про гідростатич­ний тиск на занурене в рідину тіло.

Після античного періоду в епоху середньовіччя механіка, як і інші науки, майже не розвивалася. Першим великим ученим епохи відродження був знаменитий італійський художник, фізик і інженер Леонардо Да Вінчі /І452-І5І9/. Він уперше експериментальним шляхом визначив коефіцієнт тертя ковзання, ввів поняття момент оди, створив багато нових меха­нізмів, різні конструкції ткацьких верстатів, друкарських і деревооб­робних машин, волочильний верстат, верстат для насічки напилків, ряд простих вантажопідйомних машин і т. ін. Інший італійський вчений Галілео Галілей /1664-1642/ розробив основи сучасної механіки. Ним уперше були сформульовані основні кінематичні поняття /швидкість і прискорення/, висунута ідея про відносний рух, Дано закони вільного падіння і коливання маятника.

Особливо слід відзначити праці великого англійського вченого Ісака Ньютона /1643-172'?/» який остаточно сформулював основні зако­ни класичної механіки» встановив поняття маси Й сили, дав системати­зований виклад динаміки. Його знаменита праця "Математичні начала на. турельної філософії" /1667/ стала фундаментом механіки.

У той же час, коли Ньютон розробляв динаміку, статика одержала свій подальший розвиток головним чином у працях його сучасника, фран­цузького вченого Варіньона /1654-1722/, який встановив остаточно по­няття про момент сили відносно точки і довів теорему про момент рів­нодіючої . У своїй роботі "Проект нової механіки" /І6Ь7/ Варіньон, користуючись цією теоремою, а також методами додавання і розкладання сил, дає строгу статичну теорію простих машин. У цій роботі статика твердого тіла дістала майже повне завершення.

Поштовхом для розвитку механіки в Росії була бурхлива діяльність Петра І і заснована ним Російська Академія наук, робота якої з перших днів існування була спрямована на розв'язок практичних завдань, по­в'язаних з побудовою різних машин і споруд, розвитком вітчизняного кораблебудування, артилерії та іншої техніки. Належний внесок у роз­виток практичної механіки зробив геніальний вчений-енциклопедист М.В.Ломоносов /1711-1766/, який вперше експериментально встановив закон збереження речовини і висловив ідею про закон збереження руху, розробив, конструкції машин для виробництва скла й випробування мате­ріалів.

На цей же час припадає плодотворна діяльність геніального мате­матика і механіка Л.Ейлера /I707-I783/, автора 850 наукових праць, який розв’язав ряд задач з кінематики і динаміки твердого тіла, до­слідив коливання і стійкість пружних тіл, займався питаннями теорії тертя гнучких ланок і зубчастого зачеплення, послідовно й наполегливо вводив у механіку аналітичні методи дослідження.

1743 р. французький вчений Д’Аламбер /І717-І783/ у своїй роботі "Трактат з динаміки" встановив дуже важливий принцип механіки, який носить його ім’я. Принцип Д’Аламбера дає загальні методи розв'язання задач динаміки з використанням методів статики.

Аналітичні методи в механіці здобули широке використання у пра­цях іншого французького вченого Лагранжа /І736-І8ІЗ/, В його роботі

"Аналітична механіка" /І7ВЬ/ вся механіка викладена строго аналітич­но на підставі єдиного загального принципу - принципу можливих пере­міщень, сформульованого Іваном Бернуллі /І667-І748/.

Для XIX ст. характерний швидкий розвиток техніки: впроваджуються _в промисловість парові машини, будуються залізниці, розвивається вій­ськова промисловість. Есе це сприяло бурхливому розвитку класичної механіки. У цей період з'явилися праці С.Пуассона /І78І-І840/, У.Гамільтона /1805-1865/, К.Якобі /1804-1851/, К.Ф.Гауса /1777-1855/, И.В.Остроградського /І80І-І862/, М.С.Лі /1842-1869/. їхніми працями завершилася математизація механіки систем матеріальних точок і абсо­лютно твердого тіла. Були вироблені специфічні для аналітичної меха­ніки поняття, розроблені математичні методи розв’язання багатьох за­дач механіки.

У середині ХIХ ст. в Росії виросла плеяда талановитих вчених, які разом з іншими вченими Європи заклали основи класичної механіки.

До XIX ст. належить і діяльність засновника найбільшої школи ма­тематиків і механіків академіка Д.Л.Чебишева /І82І-І894/, роботи яко­го мали великий вплив на розвиток математики і механіки як в Росії, так і за кордоном. З численних праць П.Л.Чебишева слід відзначити праці з теорії механізмів.

Одним з найталановитіших учнів П.Л.Чебишева є російський матема­тик А.М.Ляпунов /1857-1918/, який створив нові методи дослідження в теорії стійкості руху. Ряд видатних відкриттів у різних розділах ме­ханіки зробив професор Московського університету М.Є.Жуковський /І847-І92І/ - основоположник сучасної теоретичної та експерименталь­ної аеродинаміки.

Ідеї М.Є.Жуковського з аеродинаміки набули подальшого розвитку у працях академіка С.О.Чаплигіна /1869-1942/,. який заклав основи аеро­динаміки великих [швидкостей /газової динаміки/.

Наприкінці XIX - на початку XX ст. почалось інтенсивне розроблен­ня нового розділу теоретичної механіки - динаміки тіл змінної маси. Основні результати в цьому напрямку одержали російські вчені професор Ленінградського політехнічного інституту 1.В.Мещерський /І859-І935/ і основоположник ракето динаміки й астронавтики К.Е.Ціолковський /1857-1935/.

Характерною рисою діяльності багатьох видатних учених є тісний зв’язок теорії з практикою. Відомий вітчизняний, учений О.М.Крилов /1863-1945/, який зробив великий внесок у розробку теорії кораблебуду­вання, говорив, що теорія без практики мертва або безплідна, практика без теорії неможлива або згубна. Ідеї і традиції передових російських вчених продовжують розвивати численні наукові школи, створені у нашій країні.

У наш час перед вітчизняною» наукою й технікою стоять важливі завдання щодо прискорення науково-технічного прогресу і подальшого розвитку й перебудови народного господарства. У числі цих завдань такі актуальні проблеми, як автоматизація виробничих процесів і їхня оптимізація, створення і впровадження промислових роботів і маніпуляторові ефективне використання конструкційних матеріалів тощо. Дня розв'язання цих завдань важливе значення має підвищення якості підго­товки інженерно-технічних кадрів, розширення теоретичної бази їх знань» зокрема знань у галузі однієї з фундаментальних загальнонаукових дисциплін - теоретичної механіки.