Главный вектор это термех

Главный вектор и главный момент сил.

Связи и реакции связей.

Связь осуществляется при помощи гибкого тела, нити, каната или троса. Реакция такой связи приложена к телу в точке прикрепленной к нему нити. Перечислим некоторые типы связей, предполагая, что они изготовлены из абсолютно твердых материалов и трение в местах их соприкосновения с рассматриваемыми телами отсутствует.

2)Шарнирное соединение тел (сферический шарнир, шарнирная опора неподвижная).

Система сходящихся сил.

Системой сходящихся сил наз-ют такую систему сил, линии действия которых пересекаются в одной точке. Сходящиеся системы сил могут быть пространственными или плоскими, расположенные в одной плоскости.

Сходящиеся системы сил могут быть пространственными и плоскими, т.е. расположенными в одной плоскости.

Предположим сначала, что на тело действуют две силы и , приложенные в одной точке A и образующие между собой угол . Равнодействующая этих двух сил, согласно аксиоме о параллелограмме сил, равна сумме этих сил, т.е. (рис.2.1,б)

. Модуль равнодействующей можно определить из треугольника ABC , заметив, что ?ABC=180. по теореме косинусов:

Момент силы относительно точки и оси.

Моментом силы относительно точки называется алгебраическая величина, равная произведению модуля силы на кратчайшее расстояние от точки до линии действия силы.Численное значение момента силы F относительно точки О будем обозначать mo(F). Тогдаmo(F) = ±Fh.Моментом силы относительно оси называется алгебраическая величина момента проекции этой силы на плоскость, перпендикулярную к данной оси, относительно точки пересечения этой плоскости с осью. Момент силы F относительно оси считается положительным, если наблюдатель, смотрящий с положительного направления оси, видит поворот, совершаемый составляющей Fxy силы F, происходящим против хода часовой стрелки.Из определения момента силы относительно оси следует

Момент силы относительно оси равен нулю, если сила параллельна оси или пересекает ее. В обоих случаях сила и ось лежат в одной плоскости. Момент имеет знак +, если сила стремится повернуть тело вокруг центра О против хода часовой стрелки. Знак -, если сила стремится повернуть тело по часовой стрелке. Отметим след. св-во момента сил: момент силы не изм-ся пори переносе точки приложения силы вдоль ее действия. Момент силы относительно центра равен 0 только тогда, когда сила равна 0 или когда линия действия силы проходит через центр О. Момент силы численно равен удвоенной площади треугольника.

9Приведение к равнодействующей силе сходящихся сил.

Сложить 2 силы или неск. сил – это значит найти их равнодействующую. Задача о сложении 2х сил, приложенных к тв. телу в одной точке решается на основании правила параллелограмма.

Системой сходящихся сил называют такую систему сил, линии действия которых пересекаются в одной точке

Сходящиеся системы сил могут быть пространственными и плоскими, т.е. расположенными в одной плоскости.

Предположим сначала, что на тело действуют две силы и , приложенные в одной точке A и образующие между собой угол . Равнодействующая этих двух сил, согласно аксиоме о параллелограмме сил, равна сумме этих сил, т.е.

.величина равнодействующей определится следующей формулой:

Для определения направления равнодействующей к воспользуемся обычными выражениями для направляющих косинусов:

Пара сил и ее момент.

Парой сил называется система двух равных по модулю, параллельных и направленных в противоположные стороны сил, действующих на тело. Действие пары сил на тело сводится к вращательному эффекту. Для характеристики этого эффекта вводится понятие момента пары.:Моментом пары называется величина, равная взятому с соответствующим знаком произведению модуля одной из сил пары на ее плечо. Для равновесия пар сил, действующих на твердое тело, необходимо и достаточно, чтобы модуль векторного момента эквивалентной пары сил был равен нулю или чтобы векторный многоугольник, построенный на векторных моментах заданных пар сил, был замкнут.Момент пары считается положительным, если пара стремится повернуть тело против хода часовой стрелки, и отрицательным – если по ходу часовой стрелки.

Главный вектор и главный момент сил.

Главным вектором системы сил называют вектор, равный векторной сумме этих сил.

Главным моментом системы сил относительно точки O тела называют сумму векторных моментов всех сил системы относительно этой точки. Таким образом, основную теорему статики (теорему Пуансо) в краткой форме можно выразить так: Каждую систему сил можно привести к главному вектору и главному моменту относительно произвольного центра.

Видео:§4.3. Главный вектор и главный момент сил инерцииСкачать

§4.3. Главный вектор и главный момент сил инерции

Теоретическая механика. В помощь студенту

Теоретическая механика – это раздел механики, в котором излагаются основные законы механического движения и механического взаимодействия материальных тел.

Теоретическая механика является наукой, в которой изучаются перемещения тел с течением времени (механические движения). Она служит базой других разделов механики (теория упругости, сопротивление материалов, теория пластичности, теория механизмов и машин, гидроаэродинамика) и многих технических дисциплин.

Механическое движение — это изменение с течением времени взаимного положения в пространстве материальных тел.

Механическое взаимодействие – это такое взаимодействие, в результате которого изменяется механическое движение или изменяется взаимное положение частей тела.

Видео:Момент силыСкачать

Момент силы

Статика твердого тела

Статика — это раздел теоретической механики, в котором рассматриваются задачи на равновесие твердых тел и преобразования одной системы сил в другую, ей эквивалентную.

    Основные понятия и законы статики

  • Абсолютно твердое тело (твердое тело, тело) – это материальное тело, расстояние между любыми точками в котором не изменяется.
  • Материальная точка – это тело, размерами которого по условиям задачи можно пренебречь.
  • Свободное тело – это тело, на перемещение которого не наложено никаких ограничений.
  • Несвободное (связанное) тело – это тело, на перемещение которого наложены ограничения.
  • Связи – это тела, препятствующие перемещению рассматриваемого объекта (тела или системы тел).
  • Реакция связи — это сила, характеризующая действие связи на твердое тело. Если считать силу, с которой твердое тело действует на связь, действием, то реакция связи является противодействием. При этом сила — действие приложена к связи, а реакция связи приложена к твердому телу.
  • Механическая система – это совокупность взаимосвязанных между собой тел или материальных точек.
  • Твердое тело можно рассматривать как механическую систему, положения и расстояние между точками которой не изменяются.
  • Сила – это векторная величина, характеризующая механическое действие одного материального тела на другое.
    Сила как вектор характеризуется точкой приложения, направлением действия и абсолютным значением. Единица измерения модуля силы – Ньютон.
  • Линия действия силы – это прямая, вдоль которой направлен вектор силы.
  • Сосредоточенная сила – сила, приложенная в одной точке.
  • Распределенные силы (распределенная нагрузка) – это силы, действующие на все точки объема, поверхности или длины тела.
    Распределенная нагрузка задается силой, действующей на единицу объема (поверхности, длины).
    Размерность распределенной нагрузки – Н/м 3 (Н/м 2 , Н/м).
  • Внешняя сила – это сила, действующая со стороны тела, не принадлежащего рассматриваемой механической системе.
  • Внутренняя сила – это сила, действующая на материальную точку механической системы со стороны другой материальной точки, принадлежащей рассматриваемой системе.
  • Система сил – это совокупность сил, действующих на механическую систему.
  • Плоская система сил – это система сил, линии действия которых лежат в одной плоскости.
  • Пространственная система сил – это система сил, линии действия которых не лежат в одной плоскости.
  • Система сходящихся сил – это система сил, линии действия которых пересекаются в одной точке.
  • Произвольная система сил – это система сил, линии действия которых не пересекаются в одной точке.
  • Эквивалентные системы сил – это такие системы сил, замена которых одна на другую не изменяет механического состояния тела.
    Принятое обозначение: Главный вектор это термех.
  • Равновесие – это состояние, при котором тело при действии сил остается неподвижным или движется равномерно прямолинейно.
  • Уравновешенная система сил – это система сил, которая будучи приложена к свободному твердому телу не изменяет его механического состояния (не выводит из равновесия).
    Главный вектор это термех.
  • Равнодействующая сила – это сила, действие которой на тело эквивалентно действию системы сил.
    Главный вектор это термех.
  • Момент силы – это величина, характеризующая вращающую способность силы.
  • Пара сил – это система двух параллельных равных по модулю противоположно направленных сил.
    Принятое обозначение: Главный вектор это термех.
    Под действием пары сил тело будет совершать вращательное движение.
  • Проекция силы на ось – это отрезок, заключенный между перпендикулярами, проведенными из начала и конца вектора силы к этой оси.
    Проекция положительна, если направление отрезка совпадает с положительным направлением оси.
  • Проекция силы на плоскость – это вектор на плоскости, заключенный между перпендикулярами, проведенными из начала и конца вектора силы к этой плоскости.
  • Закон 1 (закон инерции). Изолированная материальная точка находится в покое либо движется равномерно и прямолинейно.
    Равномерное и прямолинейное движение материальной точки является движением по инерции. Под состоянием равновесия материальной точки и твердого тела понимают не только состояние покоя, но и движение по инерции. Для твердого тела существуют различные виды движения по инерции, например равномерное вращение твердого тела вокруг неподвижной оси.
  • Закон 2. Твердое тело находится в равновесии под действием двух сил только в том случае, если эти силы равны по модулю и направлены в противоположные стороны по общей линии действия.
    Эти две силы называются уравновешивающимися.
    Вообще силы называются уравновешивающимися, если твердое тело, к которому приложены эти силы, находится в покое.
  • Закон 3. Не нарушая состояния (слово «состояние» здесь означает состояние движения или покоя) твердого тела, можно добавлять и отбрасывать уравновешивающиеся силы.
    Следствие. Не нарушая состояния твердого тела, силу можно переносить по ее линии действия в любую точку тела.
    Две системы сил называются эквивалентными, если одну из них можно заменить другой, не нарушая состояния твердого тела.
  • Закон 4. Равнодействующая двух сил, приложенных в одной точке, приложена в той же точке, равна по модулю диагонали параллелограмма, построенного на этих силах, и направлена вдоль этой
    диагонали.
    По модулю равнодействующая равна:
    Главный вектор это термех
  • Закон 5 (закон равенства действия и противодействия). Силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю и направлены в противоположные стороны по одной прямой.
    Следует иметь в виду, что действие — сила, приложенная к телу Б, и противодействие — сила, приложенная к телу А, не уравновешиваются, так как они приложены к разным телам.
  • Закон 6 (закон отвердевания). Равновесие нетвердого тела не нарушается при его затвердевании.
    Не следует при этом забывать, что условия равновесия, являющиеся необходимыми и достаточными для твердого тела, являются необходимыми, но недостаточными для соответствующего нетвердого тела.
  • Закон 7 (закон освобождаемости от связей). Несвободное твердое тело можно рассматривать как свободное, если его мысленно освободить от связей, заменив действие связей соответствующими реакциями связей.
    • Связи и их реакции

    • Гладкая поверхность ограничивает перемещение по нормали к поверхности опоры. Реакция направлена перпендикулярно поверхности.
    • Шарнирная подвижная опора ограничивает перемещение тела по нормали к опорной плоскости. Реакция направлена по нормали к поверхности опоры.
    • Шарнирная неподвижная опора противодействует любому перемещению в плоскости, перпендикулярной оси вращения.
    • Шарнирный невесомый стержень противодействует перемещению тела вдоль линии стержня. Реакция будет направлена вдоль линии стержня.
    • Глухая заделка противодействует любому перемещению и вращению в плоскости. Ее действие можно заменить силой, представленной в виде двух составляющих и парой сил с моментом.
      Момент силы относительно точки

    • Абсолютное значение момента равно произведению модуля силы на кратчайшее расстояние h от центра вращения до линии действия силы. Расстояние h называют плечом силы.
      Главный вектор это термех
    • Момент считают положительным, если сила стремится вращать плечо h против хода часовой стрелки и отрицательным при вращении по ходу часовой стрелки.
    • Свойства момента силы относительно точки:
      1) Момент силы не изменится при переносе точки приложения силы вдоль линии действия силы.
      2) Момент силы равен нулю, если линия действия силы проходит через точку приложения силы.
      3) Момент равнодействующей силы относительно точки равен сумме моментов слагаемых сил относительно этой точки.
      Главный вектор это термех,
      где Главный вектор это термех
      Момент силы относительно оси

    • Момент силы относительно оси — это момент проекции этой силы на плоскость, перпендикулярную оси, относительно точки пересечения оси с плоскостью.
      Момент считается положительным, если с положительного конца оси поворот, который сила стремится совершить, виден происходящим против хода часовой стрелки, и отрицательным – если по ходу часовой стрелки.
      Главный вектор это термех
    • Чтобы найти момент силы относительно оси, нужно:
      1) Провести плоскость перпендикулярную оси z.
      2) Спроецировать силу Главный вектор это термехна эту плоскость и вычислить величину проекции Главный вектор это термех.
      3) Провести плечо h из точки пересечения оси с плоскостью на линию действия проекции силы Главный вектор это термехи вычислить его длину.
      4) Найти произведение этого плеча и проекции силы с соответствующим знаком.
    • Свойства момента силы относительно оси.
      Момент силы относительно оси равен нулю, если:
      1) Главный вектор это термех, то есть сила Главный вектор это термехпараллельна оси.
      2) h=0, то есть линия действия силы пересекает ось.
      Момент пары сил

    • Момент пары сил равен произведению одной силы на кратчайшее расстояние между линиями действия сил пары, которое называется плечом пары (пара сил оказывает на тело вращающее действие)
      Главный вектор это термех,
      где: Главный вектор это термех— силы, составляющие пару;
      h — плечо пары.
      Момент пары считают положительным, если силы стремятся вращать плечо против хода часовой стрелки.
    • Свойства пары сил.
      1) Сумма проекций сил пары на любую ось равна нулю.
      2) Не изменяя момента пары можно одновременно соответственно изменять значение сил и плечо пары.
      3) Пару можно переносить в плоскости ее действия при этом действие пары на тело не изменится.
      Преобразование сходящейся системы сил

    • Равнодействующая Главный вектор это термехдвух сходящихся сил находится на основании аксиомы о параллелограмме сил.
      Геометрическая сумма любого числа сходящихся сил может быть определена путем последовательного сложения двух сил – способ векторного многоугольника.
      Вывод: система сходящихся сил (Главный вектор это термех) приводится к одной равнодействующей силе Главный вектор это термех.
    • Аналитически равнодействующая сила может быть определена через ее проекции на оси координат:
      Главный вектор это термех
      Согласно теореме: проекция равнодействующей на ось равна сумме проекций слагаемых сил на эту ось: Главный вектор это термех, или в общем виде Главный вектор это термех
      С учетом Главный вектор это термехравнодействующая определяется выражением:
      Главный вектор это термех.
    • Направление вектора равнодействующей определяется косинусами углов между вектором Главный вектор это термехи осями x, y, z:
      Главный вектор это термех
      Преобразование произвольной системы сил

    • Теорема: силу, приложенную к твердому телу, можно, не изменяя оказываемого ею действия, перенести параллельно в другую точку тела, прибавляя при этом пару сил с моментом, равным моменту переносимой силы относительно точки, в которую она переносится.
      В результате указанного преобразования получается сходящаяся система сил и сумма моментов пар сил. Действие сходящейся системы сил заменяют действием суммарной силы, действие моментов — суммарным моментом.
      Суммарный вектор Главный вектор это термех— это главный вектор системы сил.
      Суммарный момент Главный вектор это термех— это главный момент системы сил.
      Вывод: произвольная система сил в результате тождественного преобразования приводится к главному вектору и главному моменту системы сил.
    • Аналитически главный вектор и главный момент системы сил могут быть определены через их проекции на оси координат:
      Главный вектор это термех,
      Главный вектор это термех
      Условия равновесия систем сил

    • Равновесие системы сходящихся сил
      Действие системы сходящихся сил эквивалентно действию одной равнодействующей силы.
      Для равновесия тела необходимо и достаточно, чтобы равнодействующая равнялась нулю Главный вектор это термех.
      Из формулы Главный вектор это термехследует, что для равновесия пространственной системы сходящихся сил необходимо и достаточно, чтобы сумма проекций всех сил на оси X,Y,Z равнялась нулю:
      Главный вектор это термех
    • Для равновесия плоской сходящейся системы сил необходимо и достаточно, чтобы сумма проекций всех сил на оси X,Y равнялась нулю:
      Главный вектор это термех
      Равновесие произвольной системы сил.

    • Действие произвольной системы сил эквивалентно действию главного вектора и главного момента. Для равновесия необходимо и достаточно выполнения условия:
      Главный вектор это термех.
    • Для равновесия произвольной системы сил необходимо и достаточно, чтобы суммы проекций всех сил на оси X,Y,Z и суммы моментов всех сил относительно осей X,Y,Z равнялись нулю:
      Главный вектор это термех
    • Для равновесия плоской произвольной системы сил необходимо и достаточно, чтобы сумма проекций главного вектора на оси X,Y, и алгебраическая сумма моментов сил относительно центра О были равны нулю:
      Главный вектор это термех

    Видео:Момент силы. Определение, размерность и знаки. Плечо силыСкачать

    Момент силы. Определение, размерность и знаки. Плечо силы

    Кинематика

    Кинематика — раздел теоретической механики, в котором рассматриваются общие геометрические свойства механического движения, как процесса, происходящего в пространстве и во времени. Движущиеся объекты рассматривают как геометрические точки или геометрические тела.

      Основные понятия кинематики

  • Закон движения точки (тела) – это зависимость положения точки (тела) в пространстве от времени.
  • Траектория точки – это геометрическое место положений точки в пространстве при ее движении.
  • Скорость точки (тела) – это характеристика изменения во времени положения точки (тела) в пространстве.
  • Ускорение точки (тела) – это характеристика изменения во времени скорости точки (тела).
    • Способы задания движения точки

    • Задать движение точки — значит задать изменение ее положения по отношению к выбранной системе отсчета. Существуют три основные системы отсчета: векторная, координатная, естественная.
    • В векторной системе положение точки относительно начала отсчета задается радиус-вектором.
      Закон движения: Главный вектор это термех.
    • В системе координат OXYZ положение точки задается тремя координатами X, Y, Z.
      Закон движения: x = x(t), y = y(t); z = z(t).
    • В естественной системе отсчета положение точки задается расстоянием S от начала отсчета до этой точки вдоль траектории.
      Закон движения: Главный вектор это термех.
      Движение точки, при естественном способе задания движения, определено если известны:
      1) Траектория движения.
      2) Начало и направление отсчета дуговой координаты.
      3) Уравнение движения.
      При естественном способе задания движения, в отличии от других способов, используются подвижные координатные оси, движущиеся вместе с точкой по траектории. Такими осями являются:
      Касательная (τ) – направлена в сторону возрастания дуговой координаты по касательной к траектории.
      Главная нормаль (n) – направлена в сторону вогнутости кривой.
      Бинормаль (b) – направлена перпендикулярно к осям τ, n.
      Определение кинематических характеристик точки

    • Траектория точки
      В векторной системе отсчета траектория описывается выражением: Главный вектор это термех.
      В координатной системе отсчета траектория определяется по закону движения точки и описывается выражениями z = f(x,y) — в пространстве, или y = f(x) – в плоскости.
      В естественной системе отсчета траектория задается заранее.
    • Определение скорости точки в векторной системе координат
      При задании движения точки в векторной системе координат отношение перемещения к интервалу времени Главный вектор это термехназывают средним значением скорости на этом интервале времени: Главный вектор это термех.
      Принимая интервал времени бесконечно малой величиной, получают значение скорости в данный момент времени (мгновенное значение скорости): Главный вектор это термех.
      Вектор средней скорости Главный вектор это термехнаправлен вдоль вектора Главный вектор это термехв сторону движения точки, вектор мгновенной скорости Главный вектор это термехнаправлен по касательной к траектории в сторону движения точки.
      Вывод:скорость точки – векторная величина, равная производной от закона движения по времени.
      Свойство производной:производная от какой либо величины по времени определяет скорость изменения этой величины.
    • Определение скорости точки в координатной системе отсчета
      Скорости изменения координат точки:
      Главный вектор это термех.
      Модуль полной скорости точки при прямоугольной системе координат будет равен:
      Главный вектор это термех.
      Направление вектора скорости определяется косинусами направляющих углов:
      Главный вектор это термех,
      где Главный вектор это термех— углы между вектором скорости и осями координат.
    • Определение скорости точки в естественной системе отсчета
      Скорость точки в естественной системе отсчета определяется как производная от закона движения точки: Главный вектор это термех.
      Согласно предыдущим выводам вектор скорости направлен по касательной к траектории в сторону движения точки и в осях Главный вектор это термехопределяется только одной проекцией Главный вектор это термех.
      Ускорение точки

    • По определению ускорение характеризует изменение скорости, то есть скорость изменения скорости.
    • Ускорения точки в векторной системе отсчета
      На основании свойства производной:
      Главный вектор это термех.
      Вектор скорости может изменяться по модулю и направлению.
      Вектор ускорения направлен по линии приращения вектора скорости, т. е. в сторону искривления траектории.
    • Ускорение точки в координатной системе отсчета
      Ускорение изменения координат точки равно производной по времени от скоростей изменения этих координат:
      Главный вектор это термех.
      Полное ускорение в прямоугольной системе координат будет определяться выражением:
      Главный вектор это термех.
      Направляющие косинусы вектора ускорения:
      Главный вектор это термех.
    • Ускорение точки в естественной системе отсчета Приращение вектора скорости Главный вектор это термехможно разложить на составляющие, параллельные осям естественной системы координат:
      Главный вектор это термех.
      Разделив левую и правую части равенства на dt, получим:
      Главный вектор это термех,
      где Главный вектор это термех— тангенциальное ускорение;
      Главный вектор это термех— нормальное ускорение;
      R — радиус кривизны траектории в окрестности точки.
      Кинематика твердого тела

    • В кинематике твердых тел решаются две основные задачи:
      1) задание движения и определение кинематических характеристик тела в целом;
      2) определение кинематических характеристик точек тела.
    • Поступательное движение твердого тела
      Поступательное движение — это движение, при котором прямая, проведенная через две точки тела, остается параллельной ее первоначальному положению.
      Теорема:при поступательном движении все точки тела движутся по одинаковым траекториям и имеют в каждой момент времени одинаковые по модулю и направлению скорости и ускорения.
      Вывод:поступательное движение твердого тела определяется движением любой его точки, в связи с чем, задание и изучение его движения сводится к кинематике точки.
    • Вращательное движение твердого тела вокруг неподвижной оси
      Вращательное движение твердого тела вокруг неподвижной оси — это движение твердого тела, при котором две точки, принадлежащие телу, остаются неподвижными в течение всего времени движения.
      Положение тела определяется углом поворота Главный вектор это термех. Единица измерения угла – радиан. (Радиан — центральный угол окружности, длина дуги которого равна радиусу, полный угол окружности содержит радиана.)
      Закон вращательного движения тела вокруг неподвижной оси Главный вектор это термех.
      Угловую скорость и угловое ускорение тела определим методом дифференцирования:
      Главный вектор это термех— угловая скорость, рад/с;
      Главный вектор это термех— угловое ускорение, рад/с².
      Если рассечь тело плоскостью перпендикулярной оси, выбрать на оси вращения точку С и произвольную точку М, то точка М будет описывать вокруг точки С окружность радиуса R. За время dt происходит элементарный поворот на угол Главный вектор это термех, при этом точка М совершит перемещение вдоль траектории на расстояние Главный вектор это термех.
      Модуль линейной скорости:
      Главный вектор это термех.
      Ускорение точки М при известной траектории определяется по его составляющим Главный вектор это термех:
      Главный вектор это термех,
      где Главный вектор это термех.
      В итоге, получаем формулы
      тангенциальное ускорение: Главный вектор это термех;
      нормальное ускорение: Главный вектор это термех.
      Плоско-параллельное движение твердого тела

    • Плоско-параллельное движение твердого тела — это движение твердого тела, при котором все его точки перемещаются в плоскостях, параллельных одной неподвижной плоскости.
      Движение сечения S в своей плоскости можно рассматривать как сложное, состоящее из двух элементарных движений:
      1) поступательного и вращательного;
      2) вращательного относительно подвижного (мгновенного) центра.
    • В первом варианте движение сечения может быть задано уравнениями движения одной его точки (полюса) и вращением сечения вокруг полюса.
      В качестве полюса может быть принята любая точка сечения.
      Уравнения движения запишутся в виде:
      Главный вектор это термех.
      Ускорение точки движущейся плоской фигуры складывается из ускорения полюса относительно неподвижной системы отсчета и ускорения за счет вращательного движения вокруг полюса.
      Главный вектор это термех
      Главный вектор это термех
    • Во втором варианте движение сечения рассматривается как вращательное вокруг подвижного (мгновенного) центра P.
      В этом случае скорость любой точки В сечения будет определяться по формуле для вращательного движения:
      Главный вектор это термех.
      Угловая скорость вокруг мгновенного центра Р может быть определена если известна скорость какой либо точки сечения, например точки А.
      Главный вектор это термех.
    • Положение мгновенного центра вращения может быть определено на основании следующих свойств:
      1) вектор скорости точки перпендикулярен радиусу;
      2) модуль скорости точки пропорционален расстоянию от точки до центра вращения (Главный вектор это термех);
      3) скорость в центре вращения равна нулю.
    • Теорема:проекции скоростей двух точек твердого тела на прямую, проведенную через эти точки, равны между собой и одинаково направлены.
      Доказательство: расстояние АВ изменяться не может, следовательно, Главный вектор это термехне может быть больше или меньше Главный вектор это термех.
      Вывод:Главный вектор это термех.
      Сложное движение точки

    • Относительное движение — это движение точки относительно подвижной системы.
      Переносное движение — это движение точки вместе с подвижной системой.
      Абсолютное движение — это движение точки относительно неподвижной системы.
      Соответственно называют скорости и ускорения:
      Главный вектор это термех— относительные;
      Главный вектор это термех— переносные;
      Главный вектор это термех— абсолютные.
    • Абсолютная скорость точки равна векторной сумме относительной и переносной скоростей (согласно теореме о сложении скоростей):
      Главный вектор это термех.
      Абсолютное значение скорости определяется по теореме косинусов:
      Главный вектор это термех.
    • Ускорение по правилу параллелограмма определяется только при поступательном переносном движении
      Главный вектор это термех.
      Главный вектор это термех.
    • При непоступательном переносном движении появляется третья составляющая ускорения, называемое поворотным или кориолисовым.
      Главный вектор это термех,
      где Главный вектор это термех.
      Кориолисово ускорение численно равно:
      Главный вектор это термех,
      где Главный вектор это термех– угол между векторами Главный вектор это термехи Главный вектор это термех.
      Направление вектора кориолисова ускорения удобно определять по правилу Н.Е. Жуковского: вектор Главный вектор это термехспроектировать на плоскость, перпендикулярную оси переносного вращения, проекцию повернуть на 90 градусов в сторону переносного вращения. Полученное направление будет соответствовать направлению кориолисова ускорения.

    Видео:Статика. Пара сил. Лекция (17)Скачать

    Статика. Пара сил. Лекция (17)

    Динамика

    Динамика — это раздел теоретической механики, в котором изучаются механические движении материальных тел в зависимости от причин, их вызывающих.

      Основные понятия динамики

  • Инерционность — это свойство материальных тел сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, пока внешние силы не изменят этого состояния.
  • Масса — это количественная мера инерционности тела. Единица измерения массы — килограмм (кг).
  • Материальная точка — это тело, обладающее массой, размерами которого при решении данной задачи пренебрегают.
  • Центр масс механической системы — геометрическая точка, координаты которой определяются формулами:
    Главный вектор это термех
    где mk, xk, yk, zk — масса и координаты k-той точки механической системы, m — масса системы.
    В однородном поле тяжести положение центра масс совпадает с положением центра тяжести.
  • Момент инерции материального тела относительно оси – это количественная мера инертности при вращательном движении.
    Момент инерции материальной точки относительно оси равен произведению массы точки на квадрат расстояния точки от оси:
    Главный вектор это термех.
    Момент инерции системы (тела) относительно оси равен арифметической сумме моментов инерции всех точек:
    Главный вектор это термех
  • Сила инерции материальной точки — это векторная величина, равная по модулю произведению массы точки на модуль ускорения и направленная противоположно вектору ускорения: Главный вектор это термех
  • Сила инерции материального тела — это векторная величина, равная по модулю произведению массы тела на модуль ускорения центра масс тела и направленная противоположно вектору ускорения центра масс: Главный вектор это термех,
    где Главный вектор это термех— ускорение центра масс тела.
  • Элементарный импульс силы — это векторная величина Главный вектор это термех, равная произведению вектора силы Главный вектор это термехна бесконечно малый промежуток времени dt:
    Главный вектор это термех.
    Полный импульс силы за Δt равен интегралу от элементарных импульсов:
    Главный вектор это термех.
  • Элементарная работа силы — это скалярная величина dA, равная скалярному произведению вектора силы Главный вектор это термехна бесконечно малое перемещение Главный вектор это термех.
    Скалярное произведение векторов равно произведению их модулей на косинус угла между направлениями векторов:
    Главный вектор это термех,
    где α — угол между направлениями векторов перемещения и силы.
  • Работа силы Главный вектор это термехна конечном перемещении точки её приложения равна интегралу от элементарной работы, взятому по перемещению:
    Главный вектор это термех.
    Единица измерения работы — Джоуль (1 Дж = 1 Н·м).
  • Количество движения материальной точки — это векторная величина Главный вектор это термех, равная произведению массы m на её скорость Главный вектор это термех:
    Главный вектор это термех.
  • Количество движения механической системы равно векторной сумме количества движения её точек.
    Главный вектор это термехили
    Главный вектор это термех,
    где m — масса механической системы, Главный вектор это термех— вектор скорости центра масс системы.
  • Кинетическая энергия материальной точки — это скалярная величина Т, равная половине произведения массы точки на квадрат её скорости:
    Главный вектор это термех.
  • Кинетическая энергия механической системы равна сумме кинетических энергий всех её точек:
    Главный вектор это термех.
    • Аксиомы динамики

    • Первая аксиома — это закон инерции.
      Если на свободную материальную точку не действуют никакие силы или действует уравновешенная система сил, то точка будет находиться в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения.
    • Вторая аксиома — закон пропорциональности ускорения.
      Ускорение, сообщаемое материальной точке действующей на неё силой, пропорционально этой силе и по направлению совпадает с направлением силы: Главный вектор это термех— это основной закон динамики.
    • Третья аксиома — это закон противодействия.
      Силы, с которыми действуют друг на друга две материальные точки, равны по модулю и направлены вдоль прямой, соединяющей эти точки, в противоположные стороны:
      Главный вектор это термех.
    • Четвертая аксиома — закон независимости действия сил.
      При действии на материальную точку системы сил полное ускорение этой точки равно геометрической сумме ускорений от действия каждой силы:
      Главный вектор это термех
      Дифференциальные уравнения динамики

    • Дифференциальные уравнения движения точки связывают ускорение точки с действующими на нее силами. Фактически дифференциальные уравнения являются записью основного закона динамики в явной дифференциальной форме.
      Для абсолютного движения точки (движение в инерциальной системе отсчета) дифференциальное уравнение имеет вид:
      Главный вектор это термех.
    • Векторное уравнение Главный вектор это термехможет быть записано в проекциях на оси прямоугольной инерциальной системы координат:
      Главный вектор это термех
    • При известной траектория движения точки уравнение Главный вектор это термехможет быть записано в проекциях на оси естественной системы координат:
      Главный вектор это термех
      С учетом того, что Главный вектор это термех,
      где Главный вектор это термех— тангенциальное ускорение;
      Главный вектор это термех— нормальное ускорение,
      уравнения примут вид:
      Главный вектор это термех
      Общие теоремы динамики

    • Общие теоремы динамики устанавливают зависимость между мерами механического движения и механического взаимодействия. Выводы теорем являются результатом тождественного преобразования основного закона динамики.
    • Теорема об изменении количества движения: изменение количества движения материальной точки (механической системы) за конечный промежуток времени равно сумме импульсов внешних сил за тот же промежуток времени Главный вектор это термех— для материальной точки;
      Главный вектор это термех— для механической системы.
    • Теорема об изменении кинетической энергии: изменение кинетической энергии точки (механической системы) при её перемещении равно сумме работ всех действующих внешних сил на этом перемещении Главный вектор это термех— для материальной точки;
      Главный вектор это термех— для механической системы.
    • Кинетическая энергия механической системы определяется в соответствии с Главный вектор это термех, при этом для твердых тел выведены следующие зависимости:
      Главный вектор это термех— при поступательном движении тела;
      Главный вектор это термех— при вращательном движении тела;
      Главный вектор это термех— при плоско-параллельном движении тела.
    • Момент инерции цилиндра относительно его оси:
      Главный вектор это термех.
    • Момент инерции стержня относительно оси z:
      Главный вектор это термех.
    • Момент инерции прямоугольной пластины относительно осей х и y: Главный вектор это термех.
    • Момент инерции шара определяется по формуле:
      Главный вектор это термех.
    • Работа силы тяжести:
      Главный вектор это термех,
      где P — сила тяжести;
      h — изменение положения тела по вертикали.
    • Работа силы при вращательном движении тела
      Главный вектор это термех,
      где M — момент силы,
      w — угловая скорость тела.
      Следует иметь в виду, что работа, как скалярная величина, может быть положительной или отрицательной. Работа будет положительной если направление действия силы совпадает с направлением движения.
      Принцип Даламбера

    • Формулировка принципа Даламбера: если в любой момент времени к действующим на точку силам присоединить силы инерции, то полученная система сил будет уравновешенной:
      Главный вектор это термех.
    • Для механической системы:
      Главный вектор это термех.

    Видео:27. Теорема об изменении главного вектора количества движения механической системыСкачать

    27. Теорема об изменении главного вектора количества движения механической системы

    Примеры решения задач

    Решение примеров по теме: «Статика твердого тела»

    Пример 1. Условия равновесия

    Главный вектор это термех
    Висящий на нити, под углом в сорок пять градусов к гладкой стене шар весом в десять Ньютон, находится в состоянии равновесия (рис. а). Необходимо определить давление однородного шара на гладкую стенку и натяжение нити.

    Дано: P = 10 Н; α = 45°
    Найти: N, T — ?

    Решение.
    Отбрасываем связи, а их действие на шар заменяем реакциями.
    Реакция стенки N направлена перпендикулярно стенке (от точки касания С к центру шара О), реакция нити Т — вдоль нити от точки А к точке В.
    Тем самым выявляется полная система сил, приложенных к покоящемуся шару.

    Это система сил, сходящихся в центре О шара, и состоящая из веса шара Р (активная сила), реакции стенки N и реакции нити Т (рис. б).

    Реакции N и Т по величине неизвестны. Для их определения следует воспользоваться условиями равновесия (в той или иной форме — геометрической, аналитической).

    При геометрическом способе решения строится замкнутый многоугольник сил и используются соотношения школьной геометрии (теорема синусов, теорема косинусов, теорема Пифагора и т.д.).

    В данном случае это замкнутый силовой треугольник (рис. в), из которого получаем:
    Главный вектор это термех

    После подстановки в формулы числовых значений, получим:
    Главный вектор это термех.

    Ответ: Главный вектор это термех.

    Решение примеров по теме: «Кинематика»

    Пример 2. Уравнение траектории точки

    Дано:
    Движение точки задано уравнениями Главный вектор это термех;
    (x, у — в сантиметрах, t — в секундах).
    Найти: уравнение траектории точки в координатной форме.

    Решение. Для определения уравнения траектории из уравнений движения исключаем время t. Для этого из первого уравнения выражаем Главный вектор это термехи подставляем это значение во второе уравнение, преобразованное к функциям одинарного угла:
    Главный вектор это термех.

    Опуская промежуточные выражения, получаем уравнение траектории:
    Главный вектор это термех.

    Главный вектор это термехУравнение определяет параболу, расположенную симметрично относительно оси у, с вершиной в точке (0, 4). Траекторией служит кусок этой параболы, заключенный между точками с координатами (-2, -4) и (2, -4).

    Ответ: Главный вектор это термех.

    Решение примеров по теме: «Динамика»

    Пример 3. Основной закон динамики точки

    Свободная материальная точка, масса которой десять килограмм, движется прямолинейно с ускорением пол метра в секунду в квадрате. Определить силу, приложенную к точке.

    Дано: m = 10 кг; a = 0,5 м/с 2 .
    Найти: F — ?

    Решение.
    Согласно основному закону динамики: Главный вектор это термех.

    Подставив значения в формулу, получим:
    Главный вектор это термех

    Ответ: сила, сообщающая массе, равной 10 кг,
    ускорение 0,5 м/с 2 , равна 5 Н.

    В помощь студенту
      Формулы, правила, законы, теоремы, уравнения, примеры решения задач

    Список литературы:
    Бать М.И., Джанелидзе Г.Ю., Кельзон А.С. Теоретическая механика в примерах и задачах.
    Буторин Л.В., Бусыгина Е.Б. Теоретическая механика. Учебно-практическое пособие.

    Видео:Основная теорема статикиСкачать

    Основная теорема статики

    Тема 1.4. Система произвольно расположенных сил

    §1. Приведение пространственной системы сил к данному центру

    Произвольной плоской системой сил называется совокупность сил, линии действия которых находятся в одной плоскости.

    Теорема о параллельном переносе силы. Для переноса действующей на абсолютно твердое тело силы

    из точки А (рис. 1, а) в точку О прикладываем в точке О силы и

    . Тогда сила окажется приложенной в точке О и к ней будет присо­единена пара () с моментом , что можно показать еще так, как на рис. 1, б. При этом .

    Рис.1. Произвольной плоской системой сил

    Рассмотрим теперь твердое тело, на которое действует какая угодно система сил

    , ,…, (рис. 2, а). Выберем произволь­ную точку О за центр приведения и перенесем все силы системы в этот центр, присоединяя при этом соответствующие пары. Тогда на тело будет действовать система сил

    Главный вектор это термех

    . приложенных в центре О, и система пар, моменты которых будут равны ,

    Силы, приложенные в точке О, заменяются одной силой , при­ложенной в той же точке.

    Чтобы сложить все полученные пары, надо геометрически сло­жить векторы моментов этих пар. В результате система пар заме­нится одной парой, момент которой или

    Величина , равная геометри­ческой сумме всех сил, называется главным вектором системы;

    величина , равная геометрической сумме моментов всех сил отно­сительно центра О,

    называется главным моментом системы отно­сительно этого центра.

    Рис.2. Система сил

    Таким образом мы доказали следующую теорему, любая система сил, действующих на абсолютно твердое тело, при приведении к произвольно взятому центру О заменяется одной силой

    , равной главному вектору системы и приложенной в центре приведения О, и одной парой с моментом , равным главному моменту системы относительно центра О (рис. 2, б).

    Векторы и обычно определяют аналитически, т.е. по их проекциям на оси координат.

    Выражения для Rx, Ry, Rz нам известны. Проекции век­тора на оси координат будем обозначать Mx, My, Mz. По тео­реме о проекциях суммы векторов на ось будет

    Окончательно для определения проекций главного вектора и главного момента получаем формулы:

    При этом главный вектор пространственной системы сил: R0 = ΣPi отличается от главного вектора плоской системы сил только наличием третьей компоненты, поэтому его модуль будет равен:

    Главный момент пространственной системы сил: M0 = ΣM0(Pi) — это вектор, модуль которого находится аналогично:

    где Mx , My , Mz — суммы моментов всех сил системы относительно соответствующих осей.

    В зависимости от значений главного вектора и главного момента, а также от их взаимного расположения возможны следующие варианты приведения пространственной системы сил:

    1) R0 = 0, M0 = 0 — система сил находится в равновесии;

    2) R0 = 0, M0 ≠0 — система эквивалентна паре сил с моментом, равным главному моменту системы, который в этом случае не зависит от выбора центра приведения;

    3) R0 ≠0, M0 = 0 — система эквивалентна равнодействующей R, равной и эквивалентной главному вектору системы R0 , линия действия которой проходит через центр приведения: R = R0, R

    4) R0 ≠0, M0 ≠0 и R0 M0 — система эквивалентна равнодействующей R, равной главному вектору системы R0 , ее линия действия проходит на расстоянии d = |M0|/ R0 от центра приведения.

    5) R0 ≠ 0, M0 ≠0 и главный вектор R0 неперпендикулярен главному моменту M0 — система эквивалентна скрещивающимся силам или динаме.

    При этом скрещивающимися называются силы, которые непараллельны и не лежат в одной плоскости, а динамой называется система, состоящая из силы и пары сил, плоскость которой перпендикулярна этой силе.

    Динама, приложенная к твердому телу, стремится вызвать его винтовое движение, которое представляет совокупность вращательного и поступательного движений.

    Примечание: Для пространственной системы сил, как и для плоской, справедлива следующая Теорема Вариньона: Момент равнодействующей пространственной системы сил относительно произвольного центра (оси) равен геометрической (алгебраической) сумме моментов всех сил этой системы относительно данного центра (оси).

    §2.Условия равновесия произвольной пространственной системы сил

    Произвольную простран­ственную систему сил, как и плос­кую, можно привести к какому-нибудь центру О и заменить од­ной результирующей силой и парой с моментом . Рассуждая так, что для равновесия этой системы сил необходимо и достаточно, чтобы одновременно было R = 0 и Mо = 0. Но векторы

    📹 Видео

    Момент силы относительно точки и осиСкачать

    Момент силы относительно точки и оси

    2.2. Главный вектор и главный момент плоской системы сил. Приведение к простейшему видуСкачать

    2.2. Главный вектор и главный момент плоской системы сил. Приведение к простейшему виду

    Приведение системы сил к простейшему видуСкачать

    Приведение системы сил к простейшему виду

    ТЕРМЕХ ДЛЯ ЧАЙНИКОВ | Статика | 3Скачать

    ТЕРМЕХ ДЛЯ ЧАЙНИКОВ | Статика | 3

    Термех. Статика. Приведение пространственной системы сил к центруСкачать

    Термех. Статика. Приведение пространственной системы сил к центру

    Момент инерцииСкачать

    Момент инерции

    Момент силы: почему его так назвали ?Скачать

    Момент силы: почему его так назвали ?

    Теоретическая механика. Нахождение реакций связей на при плоской системе сил. Задача 1, часть 1Скачать

    Теоретическая механика. Нахождение реакций связей на при плоской системе сил. Задача 1, часть 1

    Принцип ДаламбераСкачать

    Принцип Даламбера

    ТЕРМЕХ ДЛЯ ЧАЙНИКОВ | СТАТИКА | 4Скачать

    ТЕРМЕХ ДЛЯ ЧАЙНИКОВ | СТАТИКА | 4

    Приведение системы сил к простейшему видуСкачать

    Приведение системы сил к простейшему виду

    Техническая механика/ Определение равнодействующей. Плоская система сходящихся сил.Скачать

    Техническая механика/ Определение равнодействующей. Плоская система сходящихся сил.
    Поделиться или сохранить к себе: