Часть 1 теоретическая механика Учебное пособие

2007

УДК 531

ББК 22.21я73

Издание второе переработанное

Каминская С.С. Прикладная механика. Часть 1 Теоретическая механика: Учебное пособие /– Томск: Издательство Томского государственного педагогического университета, 2007.- с

В пособии излагаются: история развития механики, основы кинематики, динамики материальной точки и системы, а также статики твердого тела, приведены примеры решенных задач и вопросы для повторения.

Содержание пособия соответствует программе по теоретической механике, содержащейся в Государственном образовательном стандарте высшего профессионального образования «Прикладная механика» специальности 03.06.00 «технология и предпринимательство».

Рецензенты:

Д.т.н., проф. Б.А. Люкшин,

Д.т.н., проф. Л.А. Саруев

Предисловие

Пособие написано по программе курса «Прикладная механика. Часть. 1. Теоретическая механика» в полном соответствии с Государственным стандартом специальности 03.06.00 «технология и предпринимательство».

Весь материал пособия разделен на две группы: к первой группе отнесены наиболее важные материалы, обязательные для изучения всеми учащимися, ко второй — материалы, которые при небольшом числе часов, отведенных на изучение курса теоретической механики, могут быть опущены. Дополнительные темы для самостоятельного изучения, не входящие в программу, отмечены звездочкой. В пособии приведены литературные источники [1-9], которые дадут возможность читателям расширить свои знания по отдельным вопросам курса.

Полностью переработано и расширено «Введение» убраны разделы, касающиеся «теории механизмов и машин» и приведен перечень рекомендуемой литературы. В пособии приведены краткие сведения о развитии теоретической механики, рассмотрены в элементарной форме законы Ньютона, лежащие в ее основе, уделено особое внимание учащегося на связь теоретической механики с другими техническими науками, изучаемыми в высших учебных заведениях, а также отмечены некоторые из современных направлений в развитии механики в России.

В последующих главах пособия рассматриваются основные темы, предусмотренные государственным стандартом по теоретической механике, и дополнительные темы для самостоятельного изучения. Материал излагается в традиционной манере с использованием традиционных примеров решения задач.

Теоретическая механика делится на кинематику и кинетику. В кинематике изучаются геометрические свойства механического движения материальной точки и абсолютно твердых тел без учета их масс и вызывающих это движение сил. В кинетике изучаются движение и равновесие материальных тел в зависимости от действующих на эти тела сил.

В первой части пособия последовательно излагаются кинематика точки и твердого тела, понятия скорости и ускорения точки, векторов угловой скорости и углового ускорения тела, графические методы их определения и др.

Во второй части пособия рассматривается динамика материальной точки и систем точек, как свободных, так и несвободных, а также динамика твердого тела и равновесие тела и системы тел под действием сил. Рассмотрены понятия силы, пары сил, моментов сил и пары сил, аксиомы и т.д.

В настоящее время нельзя быть образованным педагогом с инженерно-технологическим образованием без основательного и достаточно широкого знания теоретической механики как научной базы современной техники. Педагог-технолог должен обладать широким научным и техническим кругозором, ибо его задача состоит в том, чтобы объяснять учащимся те или иные явления окружающего мира, творчески обобщать опытные наблюдения и теоретические выводы, чтобы, основываясь на прочных теоретических положениях, объяснять устройство и работу машин и другой техники.

Для закрепления изученного материала в конце каждой главы даны вопросы для повторения пройденного материала, отражающие практическую значимость теоретической механики для будущей профессиональной деятельности учителей. В дополнение к пособию издан сборник задач по теоретической механике для студентов педагогических вузов с грифом УМО по специальностям педагогического образования, в котором приводятся подробные методические указания и решения типовых задач [6], учитывающий специфику подготовки учителей по специальностям 03.06.08 и 03.06.00.

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ
Обозначение	Наименование	Единица измерения
А а, b, с, h, I а a_e	Амплитуда колебаний Длина Ускорение Ускорение переносное	м м м/с² м/с²
a_k	Ускорение кориолисово	м/с²
a_n	Ускорение нормальное	м/с²
a_r	Ускорение относительное	м/с²
	Ускорение касательное	м/с²
	Ускорение нормальное	м/с²
	Единичный вектор направления по бинормали	—
С	Постоянная интегрирования	—
с	Коэффициент жесткости	Н/м
с	Постоянная	—
c_φ	Коэффициент угловой жесткости	Н∙м/рад
D,d	Диаметр	м
е	Число 2,7183	—
е	Смещение	м
F	Сила	Н
F₀	Амплитуда вынуждающей силы	Н
F_т_p	Сила трения	Н
( )	Пара сил	—
f	Коэффициент трения скольжения	-
G	Сила тяжести, вес	Н
g	Ускорение свободного падения	м/с²
	Единичные векторы направления по координатным осям x, y, z	—
J_ху,J_xz,J_yz	Центробежные моменты инерции	кг·м²
J_х,J_у,J_z	Момент инерции относительно координатных осей	кг·м²
Продолжение
Обозначение	Наименование	Единица измерения
х, у, z, s	Координата	м
X, Y	Составляющая силы реакции	Н
k	Угловая частота собственных колебаний	рад/с
k L М M_О(F)	Коэффициент восстановления Кинетический потенциал Момент пары сил Момент силы F относительно точки О	— Дж Н·м Н·м
M^Ф	Главный момент сил инерции	Н·м
т	Масса	кг
тv	Количество движения материальной точки	кг·м/с
N	Нормальная реакция	Н
	Единичный вектор направления по главной нормали	-
п п р р Р Q Q q	Частота вращения	об/мин
	Частота вынуждающей силы	Гц
р	Угловая частота вынуждающей силы	рад/с
p	Давление Шаг зубчатого зацепления	Н/м² м
Q	Количество движения механической системы	кг·м/с
Q	Обобщенная сила	-
q	Интенсивность распределенной нагрузки	Н/м
R	Радиус	м
S	Импульс силы, ударный импульс	кг·м/с
Т	Кинетическая энергия	Дж
Т	Период колебаний	с
t	Время	с
v	Скорость	м/с
v_е	Скорость переносная	м/с
v_r	Скорость относительная	м/с
ω	Угловая скорость	рад/с
ω_e	Переносная угловая скорость	рад/с
ω_r	Относительная угловая скорость	рад/с