Лекции Терещенко В.Г. по дисциплине

"Теоретическая и прикладная механика"

Часть I «Теоретическая механика»

для студентов направления подготовки 131000.62 «Нефтегазовое дело» (НГДб).

Введение к курсу лекций

Дисциплина базируется на знаниях, полученных студентами при изучении математики, физики, начертательной геометрии. Для части I предусмотрено: лекций – 16 часов, лабораторных занятий – 16 часов, практических занятий – 16 часов, самостоятельной работы – 132 часа.

Форма отчетности по семестру – зачёт.

В соответствии с государственным образовательным стандартом в результате освоения дисциплины обучающийся должен знать основные положения теоретической механики (статика, кинематика, динамика).

Наука о механическом движении и взаимодействии материальных тел называется механикой. Она изучает механические процессы в природе и технике. С развитием этой науки в ней появился целый ряд самостоятельных областей: теория упругости, теория пластичности, гидромеханика, аэромеханика, газовая динамика и ряд разделов так называемой прикладной механики (сопротивление материалов, статика сооружений, теория механизмов и машин, гидравлика, детали машин).

В каждом разделе механики используются свои специфические закономерности и методы, но все они построены на основных законах или принципах, понятиях, методах, общих для всех областей механики. Рассмотрение этих общих понятий, законов и методов и составляет предмет теоретической (или общей) механики.

Роль и значение теоретической механики в инженерном образовании определяется тем, что она является научной базой очень многих областей современной техники и строительства. Одновременно законы и методы механики, как естественной науки, т.е. науки о природе, позволяют изучить и объяснить целый ряд важных явлений в окружающем нас мире и способствуют дальнейшему росту и развитию естествознания в целом. (Движение планет, падение камня ит.д.). Изучение этого предмета даёт будущему специалисту способность представить адекватную современному уровню знаний научную картину мира, выявить естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности. Изучение механики развивает способность использовать физико-математический аппарат, собирать, обрабатывать, анализировать научно-техническую информацию, участвовать в монтаже и наладке оборудования.

Освоение «Теоретической и прикладной механики» необходимо как предшествующее для дисциплин профессионального цикла: «Материаловедение и ТКМ», «Гидравлика и нефтегазовая гидромеханика», «Метрология, квалиметрия и стандартизация», «Строительство нефтяных и газовых скважин», «Добыча нефти и газа», «Транспорт и хранение углеводородов», «Эксплуатация и обслуживание объектов нефтегазового комплекса в морских условиях», «Плановая научно-исследовательская работа», «Технология бурения нефтяных и газовых скважин», «Осложнения и аварии при бурении нефтяных и газовых скважин», «Технологии капитального ремонта скважин», «Буровое оборудование» и др. Поэтому знание механики является основой для дальнейшего овладения специальностью.

В СКФУ выполняются теоретические и экспериментальные исследования в области механики, направленные на повышение производительности, надёжности и долговечности машин и другого оборудования. Разрабатываются методы испытания материалов, приборы. В этой работе традиционно участвуют и студенты. Тем, кто будет изучать представленный материал, рекомендуется принять участие в научно-исследовательской работе, выступить с докладами на студенческих и других научных конференциях. Такие научные исследования могут иметь продолжение в дальнейшей учёбе и профессиональной деятельности.

Общие понятия и методы теоретической механики

Механическим движением называют происходящее с течением времени изменение взаимного положения материальных тел в пространстве.

Под механическим взаимодействием понимают те действия материальных тел друг на друга, в результате которых происходит изменение движения этих тел или изменение их формы и размеров (деформация). За основную меру этих действий принимают величину, называемую силой.

В основе механики лежат законы, называемые законами классической механики (или законами Ньютона), которые установлены путём обобщения результатов многочисленных опытов и наблюдений и подтверждены практикой. Современное развитие науки показывает, что при скоростях, близких к скорости света, движение тел подчиняется законам механики теории относительности, а движение микрочастиц (электроны, позитроны и др.) описывается законами квантовой механики. Однако эти открытия только уточнили область приложений классической механики и подтвердили достоверность её законов для движений всех тел, отличных от микрочастиц, при скоростях, не близких к скорости света, т. е. для тех движений, которые имеют огромное практическое значение в технике, небесной механике и ряде других областей естествознания.

По характеру рассматриваемых задач теоретическую механику принято разделять на статику, кинематику, и динамику. В таком же порядке излагается материал в данном курсе (см. также [1, 4]), что облегчает подготовку к решению задач. В литературе можно встретить и другие варианты последовательности изложения теоретического материала [10].