Передмова

Технічна механіка є фундаментальною загальнотехнічною дисципліною, не­від’ємною складовою системи підготовки інженерно-технічних працівників. Під час ви­вчення курсу студенти оволодівають знаннями законів рівноваги та руху матеріальних тіл, методів розрахунку елементів конструкцій, машин та споруд на міцність, жорст­кість, стійкість, основами проектування деталей, вузлів машин. Знання дисципліни не­обхідні спеціалістам, які повинні організовувати належну експлуатацію й обслугову­вання сучасної залізничної техніки, удосконалювати її конструкцію та технології засто­сування.

Навчальна дисципліна “Технічна механіка” складається з трьох розділів: теорети­чна механіка, опір матеріалів, деталі машин.

1 Теоретична механіка

Теоретична механіка є науковою основою багатьох сучасних технічних дисциплін.

Теоретична механіка – наука про механічний рух матеріальних твердих тіл та їх взаємодії. Механічний рух розуміється як переміщення тіла в просторі та в часі по відношенню до інших тіл, зокрема до Землі. Частковим випадком руху є стан спо­кою.

Під дією навантажень матеріальні тіла змінюють свою форму (деформуються). Однак для наочності та спрощення розв’язування задач теоретичної механіки корис­туються доволі простими моделями матеріальних тіл такими як матеріальна точка та абсолютно тверде тіло.

Матеріальна точка - це умовно прийняте тіло, розмірами якого можна знехту­вати в порівнянні з відстанню, на якому воно перебуває.

Абсолютно тверде тіло - це умовно прийняте тіло, що не деформується під дією зовнішніх сил.

Теоретичну механіку поділяють на статику, кінематику та динаміку.

Статика

1.1 Основні поняття та аксіоми статики

Основним завданням статики є вивчення загальних законів рівноваги матеріальних точок і твердих тіл під дією сил.

Для вивчення законів рівноваги статики необхідно знати наступні поняття.

Сила — це векторна величина, що характеризує взаємодію між тілами.

Дія сили характеризується трьома факторами: точкою прикладення, напрямом, мо­дулем ( численним значенням) (рис. 1.1).

За одиницю сили приймається 1 Н (Ньютон).

1 кН = 10³ Н; 1 МН = 10^б Н.

Рис. 1.1

Сили поділяються на зовнішні на внутрішні. Зовнішні сили бувають активні та реактивні. Активні сили викликають переміщення тіла, реактивні прагнуть протистояти переміщенню тіла під дією зовнішніх сил.

Позначення різних типів сил:

— зовнішня сила;

F_х, F_у — проекція сили на ось х та у відповідно;

R — реактивна сила;

F_∑ - рівнодійна сила.

Система сил - це сукупність всіх сил, що діють на тіло (дві або більше сил, які діють на одне тіло).

Дві сили або дві системи сили називаються еквівалентними, якщо вони чинять на тіло однакову дію.

Рівнодійною називається сила, що чинить таку ж дію на тіло, як і кілька сил, разом взятих. Рівнодійна сила дорівнює геометричній сумі всіх сил, що діють на тіло:

де i = 1,2,3,..., n – черговий номер сили.

Зрівноважуючою називається така сила, що дорівнює по величині рівнодійній силі, але направлена в протилежну сторону вона зрівноважує дану систему сил.