- •Рецензенти:
- •76019, Івано-Франківськ, вул. Карпатська, 15 Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу
- •§ 2 Основні поняття теоретичної механіки
- •1 Статика твердого тіла
- •§ 3 Предмет статики твердого тіла
- •§ 4 Основні поняття статики
- •§ 5 В’язі та їх реакції
- •§ 6 Вихідні положення (аксіоми) статики
- •1. Аксіома зрівноваження двох сил.
- •2. Аксіома приєднання і виключення зрівноваженої системи сил.
- •3. Аксіома дії і протидії (ііі-ій закон Ньютона).
- •4. Аксіома накладання додаткових в’язей.
- •5. Аксіома паралелограма.
- •1.1 Система збіжних сил
- •§ 7 Зведення системи збіжних сил до канонічного вигляду
- •1. Геометричний спосіб визначення рівнодійної.
- •2. Аналітичний спосіб визначення рівнодійної.
- •§ 8 Умови і рівняння рівноваги системи збіжних сил
- •1. Геометрична умова рівноваги.
- •2. Аналітичні умови рівноваги. Рівняння рівноваги.
- •§ 9 Алгоритм розв’язання задач на рівновагу
- •Питання для самоконтролю
- •1.2 Теорія моменту сил
- •§ 10 Момент сили відносно точки
- •§ 11 Момент сили відносно осі
- •§ 12 Залежність між моментом сили відносно точки і моментом сили відносно осі, яка проходить через цю точку
- •§ 13 Аналітичне визначення моменту сили відносно довільної точки
- •§ 14 Теорема Варіньйона
- •Питання для самоконтролю
- •1.3 Довільна система сил
- •§ 15 Головний вектор і головний момент системи сил
- •1. Геометричний спосіб
- •2. Аналітичний спосіб
- •§ 16 Пара сил і її момент
- •§ 17 Еквівалентність пар сил
- •§ 18 Додавання пар сил
- •§ 19 Лема про паралельний перенос сили
- •§ 20 Зведення довільної системи сил до заданого центра
- •§ 21 Окремі випадки зведення довільної системи сил
- •§ 22 Інваріанти довільної системи сил
- •§ 23 Аналітичні умови рівноваги просторової системи сил
- •§ 24 Аналітичні умови рівноваги плоскої системи сил
- •§ 25 Статично означені і статично неозначені задачі
- •§ 26 Рівновага системи тіл
- •Питання для самоконтролю
- •1.4 Деякі спеціальні питання статики
- •§ 27 Тертя ковзання
- •§ 28 Конус тертя. Область рівноваги
- •§ 29 Тертя кочення
- •§ 30 Поняття про ферми
- •Питання для самоконтролю
- •1.5 Система паралельних сил. Центр ваги твердого тіла
- •§ 31 Зведення системи паралельних сил до канонічного вигляду
- •§ 32 Центр ваги твердого тіла
- •1. Центр ваги однорідного тіла (центр ваги об’єму)
- •2. Центр ваги площі однорідного плоского тіла (центр ваги площі)
- •3. Центр ваги однорідного лінійного тіла (центр ваги лінії)
- •§ 33 Центр ваги деяких простих геометричних фігур
- •§ 34 Способи визначення положення центра ваги тіла
- •Питання для самоконтролю
- •2 Кінематика
- •§ 35 Предмет кінематики
- •2.1 Кінематика точки
- •§ 36 Векторний спосіб вивчення руху точки
- •§ 37 Координатний спосіб вивчення руху точки
- •§ 38 Швидкість і пришвидшення точки в полярних координатах
- •§ 39 Натуральна система координат
- •§ 40 Натуральний спосіб вивчення руху точки
- •§ 41 Класифікація руху точки за її пришвидшеннями
- •Питання для самоконтролю
- •2.2 Кінематика твердого тіла
- •§ 42 Поступальний рух твердого тіла
- •§ 43 Обертання твердого тіла навколо нерухомої осі
- •§ 43.1 Рівняння обертання тіла навколо нерухомої осі
- •§ 43.2 Рівняння рівномірного і рівнозмінного обертання
- •§ 43.3 Швидкість і пришвидшення точки тіла, яке обертається навколо нерухомої осі
- •§ 43.4 Вектор кутової швидкості
- •§ 43.5 Векторні вирази швидкості, доцентрового і обертального пришвидшень точки тіла при обертальному русі
- •Питання для самоконтролю
- •2.1 Кінематика складного руху точки
- •§ 44 Складний рух точки
- •§ 44.1 Основні поняття і визначення
- •§ 44.2 Теорема про складання швидкостей
- •§ 44.3 Теорема про складання пришвидшень (Теорема Коріоліса)
- •§ 44.4 Коріолісове пришвидшення і його визначення
- •Питання для самоконтролю
- •2.4 Кінематика складного руху твердого тіла
- •§ 45 Складний рух твердого тіла
- •§ 46 Плоскопаралельний (плоский) рух твердого тіла
- •§ 46.1 Основні поняття і визначення
- •§ 46.2 Рівняння руху плоскої фігури
- •§ 46.3 Рівняння руху точки плоскої фігури
- •§ 46.4 Теорема про швидкості точок плоскої фігури та її наслідок
- •§ 46.5 Миттєвий центр швидкостей
- •§ 46.6 Способи визначення положення миттєвого центра швидкостей
- •§ 46.7 Теорема про пришвидшення точок плоскої фігури
- •§ 46.8 Миттєвий центр пришвидшень
- •Питання для самоконтролю
- •§ 47 Обертання твердого тіла навколо нерухомої точки
- •§ 47.1 Кути Ейлера. Рівняння обертання твердого тіла навколо нерухомої точки
- •§ 47.2 Теорема Ейлера-Даламбера
- •§ 47.3 Кутова швидкість і кутове пришвидшення тіла, що обертається навколо нерухомої точки
- •§ 47.4 Швидкість точок твердого тіла, яке обертається навколо нерухомої точки
- •§ 47.5 Пришвидшення точок твердого тіла, яке обертається навколо нерухомої точки
- •Питання для самоконтролю
- •§ 48 Рух вільного твердого тіла
- •Питання для самоконтролю
- •§ 49 Синтез рухів
- •§ 49.1 Складання поступальних рухів твердого тіла
- •§ 49.2 Складання поступального і обертального рухів твердого тіла
- •§ 49.3 Складання обертань навколо осей, що перетинаються
- •§ 49.4 Складання обертань навколо паралельних осей
- •Питання для самоконтролю
- •§ 50 Аналогії між кінематикою і статикою
- •1 Проекція вектора на площину
- •2 Проекція вектора на вісь
- •3 Приклади розв’язування задач на рівновагу тіла
- •4 Додавання двох паралельних сил
- •5 Доведення теореми про еквівалентність пар сил
- •6 Найменше значення головного моменту системи сил
- •Список використаної літератури, деяких підручників і навчальних посібників з теоретичної механіки
- •Предметний покажчик
Питання для самоконтролю
1. Наведіть приклади простих рухів твердого тіла.
2. Який рух твердого тіла називається поступальним?
3. Сформулюйте теорему про траєкторії, швидкості і пришвидшення точок тіла, котре здійснює поступальний рух.
4. Запишіть кінематичні рівняння поступального руху твердого тіла.
5. Який рух твердого тіла називається обертальним нав-коло нерухомої осі?
6. Запишіть рівняння обертання твердого тіла навколо нерухомої осі.
7. Тіло обертається навколо нерухомої осі за законом рад. Визначте його кутову швидкість і кутове пришвидшення в момент с.
8. При рівномірному обертанні маховик робить 2 оберти за хвилину. За який час маховик повертається на кут рад?
9. Ротор електродвигуна робить 900 об/хв. З якою кутовою швидкістю в рад/с обертається ротор?
10. Кутове пришвидшення тіла, яке обертається навколо нерухомої осі, змінюється за законом с–2. Визначіть кутову швидкість тіла в момент с, якщо в початковий момент часу воно мало кутову швидкість с–1.
11. Тіло обертається навколо нерухомої осі з кутовим пришвидшенням с–2. Яку кутову швидкість матиме тіло в момент часу с, якщо в початковий момент часу воно мало кутову швидкість с–1.
12. Тіло починає обертатись зі стану спокою з кутовим пришвидшенням с–2. Скільки обертів зробить тіло за 4 с?
13. Тіло обертається навколо нерухомої осі за законом рад. Визначіть швидкість точки тіла, яка знаходиться на відстані 0,35 м від осі обертання.
14. Швидкість точки тіла, яка знаходиться на відстані м від осі обертання змінюється за законом м/с. Визначіть кутове пришвидшення тіла.
15. Тіло обертається навколо нерухомої осі за законом рад. Визначіть нормальне пришвидшення точки тіла, яка знаходиться на відстані 0,4 м від осі обертання, в момент часу c.
16. Тіло обертається навколо нерухомої осі за законом рад. Визначіть в момент часу c тангенціальне пришвидшення точки тіла, яка знаходиться на відстані 0,2 м від осі обертання.
17. Тіло обертається навколо нерухомої осі за законом рад. Визначіть в момент часу c пришвид-шення точки тіла, яка знаходиться на відстані 0,5 м від осі обертання.
18. Тіло обертається навколо нерухомої осі за законом рад. Визначіть кут нахилу до радіуса-вектора пришвидшення точки тіла, яка знаходиться на відстані 0,3 м від осі обертання. Як залежить цей кут від положення точки?
19. Дайте коротку характеристику вектора кутової швидкості.
20 Який напрям має вектор кутового пришвидшення?
2.1 Кінематика складного руху точки
§ 44 Складний рух точки
Складним рухом точки називається такий її рух, при якому точка одночасно рухається відносно двох або більше систем відліку, одна з яких нерухома.
Так, наприклад, переміщення пасажира в рухомому поїзді відносно Землі є складним рухом. По-перше, пасажир рухається з поїздом, по-друге, пасажир переміщується відносно вагона (поїзда). Якщо врахувати рух Землі, то всі тіла, які рухаються по поверхні Землі, здійснюють також складний рух, адже вони рухаються разом з Землею і переміщаються відносно її поверхні. Прикладів складного руху точки можна навести безліч, бо рух кожного тіла (точки), якщо дивитись “в корінь”, є складним.
Вивчення складного руху є важливим не тільки тому, що всі тіла (точки) фактично його здійснюють, а й тому, що розв’язання багатьох задач на кінематичний розрахунок ефективно проводити шляхом розкладання заданого руху на більш прості рухи. До того ж розв’язання великої кількості задач механіки (наприклад, розрахунок траєкторії польоту космічних апаратів; розробка теорії навігаційних приладів і т.п.) потребує врахування руху систем відліку.