МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЛУЖБА ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНО ОБРАЗОВАНИЯ
УЛЬЯНОВСКОЕ ВЫСШЕЕ АВИАЦИОННОЕ УЧИЛИЩЕ
ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ
Н.Ф. Леденева
МЕХАНИКА
Допущено
Учебно-методическим объединением
высших учебных заведений Российской Федерации
по образованию в области аэронавигации в качестве учебного пособия
для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 240300 "Эксплуатация воздушных судов и организация воздушного движения"
Ульяновск 2003
ББК В2 я7
Л39
Леденева Н.Ф. Механика: Учеб. пособ. – Ульяновск: УВАУ ГА, 2002. –138 с.
Излагаются основные положения теоретической механики, сопротивления материалов, теории механизмов и деталей машин. Пособие имеет авиационно-техническую направленность.
Рекомендовано курсантам УВАУ ГА, специализации 240301 – Летная эксплуатация воздушных судов и 240305 - Организация воздушного движения.
Учебное пособие разработано на основе рабочей программы по “Механике” и соответствует государственному общеобразовательному стандарту по направлению подготовки дипломированного специалиста 658100 - Аэронавигация.
Леденева Н.Ф., 2003.
Ульяновск, УВАУ ГА, 2003.
Введение
Учебное пособие разработано на основе государственного общеобразовательного стандарта и по программе курса «Механика», которая предусматривает изучение курсантами высшего авиационного училища важнейших разделов дисциплин «Теоретическая механика», «Сопротивление материалов», «Теория механизмов и машин» и «Детали машин» и расширение на этой основе фундамента общеинженерной подготовки.
Основная цель, достигаемая в результате изучения курса механики, заключается в формировании у обучаемых основ специальных дисциплин, а также основ технического мышления, инженерной интуиции и общетехнической культуры.
Основная задача настоящего учебного пособия – дать обучаемым основы знаний по Механике, познакомиться с основными положениями, рассматриваемыми в курсе, приобрести практические навыки в решении типовых задач.
Развитие авиационной техники сопровождается коренными изменениями и значительными усовершенствованиями ее материальной части. Чтобы освоить современную авиационную технику, умело ее обслуживать и рационально эксплуатировать, надо сочетать практический опыт с теоретической подготовкой. При этом следует помнить, что успешное и сознательное овладение теоретическими основами авиационной техники невозможно без знания общих законов механики.
Механика является научной основой многих технических дисциплин и важнейших направлений развития современной техники. В сложившейся системе подготовки инженера-пилота она служит научной базой таких дисциплин, как аэродинамика, динамика полета и практическая аэродинамика, конструкция воздушных судов, теория и конструкция авиадвигателей.
В первом разделе учебного пособия рассматривается часть механики, изучающая законы равновесия и движения материальных точек и абсолютно твердых тел. Выводы, к которым приводит теоретическая механика, применимы к любому механическому движению.
Для задач техники особенно важно применение выводов теоретической механики к вопросам, связанным с исследованием и конструированием различного рода механизмов и машин.
Во втором разделе пособия излагаются вопросы сопротивления материалов. Изложение материала дается в элементарной форме, доступной для понимания. Для лучшего усвоения материала приведены примеры с решениями из авиационной практики, которые помогут понять работу деталей при действии на них внешних сил.
Теория механизмов и машин дает ключ к решению двух основных задач: 1) анализ механизмов – исследование структуры, кинематики и динамики; 2) синтез механизмов – методы построения механизмов и машин.
В разделе «Детали машин» даются основы проектирования механизмов, стадии разработки, требования к деталям, критерии работоспособности и влияющие на них факторы.
Развитие механики определялось потребностями общества с древних времен и тесно связано с сооружением крупных оросительных систем, строительством древних городов, с постройкой судов, созданием военных метательных машин и т.д. Слово механика происходит от греческого "механэ" - орудие, машина.
Основоположником механики как науки является великий греческий математик и механик Архимед (287 – 212 гг. до н.э.), который создал теорию рычага и разработал учение о центр тяжести, заложил основы статики и гидростатики.
Исключительно важное значение для развития механики имели работывеликого итальянского ученого Галилео Галилея (1564 - 1642). Он сформулировал принцип относительности классической механики и принцип инерции, установил законы свободного падения тел. Галилеем была построена теория движения тяжелого тела по наклонной плоскости и теория движения тела, брошенного под углом к горизонту.
Последователем Галилея в области механики был Христиан Гюйгенс (1629 - 1695), который сформулировал понятия центростремительной и центро-бежной сил, исследовал колебания физического маятника, заложил основы теории удара.
В 1687 г. вышла в свет книга Исаака Ньютона (1642 - 1727) "Математические начала натуральной философии". В этой книге он создает стройную систему основных законов динамики. Он впервые вводит понятие массы, исходя из законов Кеплера, он математически установил закон всемирного тяготения, а затем доказал, что если этот закон справедлив, то планеты должны двигаться по законам Кеплера.
Период развития механики после Ньютона связан с именами Л.Эйлера (1707 - 1783), Ж.Л. д'Аламбера (1717 - 1783), Ж.Л.Лагранжа (1736 - 1813).
Большой вклад в развитие механики и решение отдельных ее важных задач внесли наши соотечественники:
- М.В.Ломоносов (1711 - 1765), открывший законы сохранения материи и энергии;
- М.В.Остроградский (1801 - 1861), завершивший исследования ряда аналитических методов механики;
- С.В.Ковалевская (1850 - 1891), решившая одну из труднейших задач механики твердого тела с одной неподвижной точкой;
- А.М.Ляпунов (1857 - 1918), разработавший теорию устойчивости движения;
- И.В.Мещерский (1859 - 1935), положивший начало механике тел переменной массы;
- К.Э.Циолковский (1857 - 1935), стоявший у истоков теории реактивного движения и практической космонавтики;
- А.Н.Крылов (1863 - 1945), создавший прикладную механику теории корабля и много сделавший для разработки приближенной теории гироскопов;
- Н.Е.Жуковский (1847 - 1921) - отец русской авиации, основоположник аэродинамики и динамики полета;
- С.А.Чаплыгин (1869 - 1942) - ближайший ученик Н.Е.Жуковского, основоположник аэродинамики сверхзвуковых скоростей.