Разделы технической механики
Техническая механика - наука об общих законах механического движения и их применении в современной технике.
Техническая механика состоит из двух основных разделов:
- Теоретическая механика.
- Прикладная механика.
Теоретическая механика изучает теоретические основы механического движения, а прикладная - использование положений теоретической механики на практике (расчет деталей машин, проектирование механизмов, расчет сооружений и строительных конструкций). В свою очередь теоретическая механика делится на динамику, статику и кинематику. Задачами теоретической механики являются:
- определение условий равновесия механических систем – статика;
- изучение движения тел на основании законов геометрии - кинематика;
- изучение движения тел и рассмотрение причин, его вызвавших - динамика.
В механике понятие «тело» является обобщающим, под телом понимаются все предметы окружающего мира. Твердым телом является то, которое характеризуется стабильностью формы.
Механическое движение тела – это изменение положения тела по отношению к другим телам с течением времени.
Прикладная механика состоит из таких разделов как сопротивление материалов, детали машин и теория механизмов и машин. В теории механизмов и машин рассматриваются принципы анализа и проектирования механизмов на основании законов теоретической механики. Задача сопротивления материалов заключается в установке условий прочности и устойчивости проектируемых сооружений и конструкций. Детали машин изучают принципы конструирования и расчетов сборочных единиц и деталей машин общего назначения.
Статика. Виды сил. Аксиомы статики
Существуют внешние и внутренние силы. Внутренними силами являются силы взаимодействия между точками рассматриваемой системы. Внешними силами являются силы, которые действуют на материальные точки рассматриваемой системы со стороны материальных точек, которые данной системе не принадлежат. Внешние силы могут быть объемные и поверхностные. Объемные силы распределены по объему тела и приложены к каждой его частице - силы инерции, собственный вес, силы магнитного притягивания. Поверхностные силы приложены к участкам поверхности и характеризуют непосредственное контактное взаимодействие объекта с окружающей средой. Они делятся на сосредоточенные и распределенные. Сосредоточенные силы представляют собой нагрузки, которые действуют по площадке, а ее размеры по сравнению размерами элемента малы. Распределенными силами являются нагрузки, которые действуют по площадке, размеры которой сравнительно с размерами рассматриваемого элемента не малы.
Аксиомы статики отображают свойства сил, которые действуют на тело:
- Закон Галилея или аксиома инерции: под действием взаимно уравновешенных сил тело находится в состоянии покоя и двигается прямолинейно и равномерно.
- Аксиома равновесия двух сил: две силы, которые приложены к твердому телу, уравновешены только в том случае, когда они равны по модулю, а также направлены вдоль одной прямой в противоположную сторону.
- Аксиома отбрасывания и добавления уравновешенных сил. Действие такой системы сил на абсолютно твердое тело не изменяется в том случае, если изъять или прибавить любую уравновешенную систему сил.
- Аксиома параллелограмма сил: равнодействующая двух сил, пересекающихся в одной точке, приложена в точке сечения этих сил и определяется диагональю параллелограмма, который построен на данных силах как сторонах.
- Аксиома действия и противодействия: каждому действию соответствует противодействие, которое равно по модулю и противоположна по направлению.
- Аксиома освобождения тела от связей: если не изменяться состояние тела, то любое несвободное тело, может рассматриваться, как свободное, в том случае, если отбросить связи и их действие заменить реакциями.
Основные законы динамики
Динамика - раздел теоретической механики, изучающий законы движения материальных тел в зависимости от сил, которые на них действуют.
Основными законами динамики являются: закон инерции и закон пропорциональности силы и ускорения. Согласно первому закону, материальная точка сохраняет состояние прямолинейного равномерного движения или покоя до того времени, пока не изменяется состояние приложенные к ней силы. Такая способность, как инертность заключается в том, что тело способность сохранять неизменную скорость движения. Согласно второму закону динамики ускорение материальной точки пропорционально приложенной силе, а также имеет одинаковое с ней направление, то есть:
$F=m*a$
где m - масса тела; а - ускорение свободного падения.
