Аурика Луковкина - Техническая механика. Шпаргалка Страница 3

Модуль вектора определяется из формулы:

где Fx = Fcosαx;

Fy = Fcosαy;

Fz = Fcosαz;

αx, αy, αz – угол между вектором F и осями координат.

Пространственная сходящаяся система сил – это система сил, не лежащих в одной плоскости, линии действия которых пересекаются в одной точке.

Равнодействующую пространственной системы сил можно определить, построив пространственный многоугольник:

FΣ = F1 + F2 + F3 + … + Fn.

Равнодействующая системы сходящихся сил приложена в точке пересечения линий действия сил системы.

Модуль равнодействующей можно определить аналитически, используя метод проекций – совмещая начало координат с точкой пересечения линий действия сил системы, и, проецируя все силы на оси координат. Суммируем соответствующие проекции, получаем проекции равнодействующей на оси координат.

Модуль равнодействующей системы сходящихся сил:

Направление вектора равнодействующей определяется углами.

9. Центр тяжести

Сила тяжести – равнодействующая сил, она распределена по всему объему тела.

Для определения точки приложения силы тяжести (равнодействующей параллельных сил) применим теорему Вариньона о моменте равнодействующей:

«Момент равнодействующей относительно оси равен алгебраической сумме моментов сил системы относительно любой точки».

Тело состоит из нескольких частей, силы тяжести которых gk приложены в центрах тяжести (ЦТ) этих частей.

Равнодействующая (сила тяжести всего тела) приложена в неизвестном пока центре G.

хС, уС и zС – координаты центра тяжести G.

хk, уk и zk – координаты центров тяжести частей тела.

Из теоремы Вариньона следует:

В однородном теле сила тяжести пропорциональна объему V:

G = γV,

где g – вес единицы объема.

Для однородных тел:

где Vk – объем элемента тела;

V – объем всего тела.

Выражение

называется статическим моментом площади (Sy).

10. Основные понятия кинематики

Основные кинематические параметры.

Траектория – это линия, которую очерчивает материальная точка при движении в пространстве; траектория может быть прямой и кривой, плоской и пространственной линией.

Пройденный путь. Путь (S) измеряется вдоль траектории в направлении движения.

Уравнение движения точки. Уравнение, которое определяет положение движущейся точки в зависимости от времени, называется уравнением движения точки.

Положение точки в каждый момент времени можно определить по расстоянию, пройденному вдоль траектории от некоторой неподвижной точки, рассматриваемой как начало отсчета. Такой способ задания движения называется естественным.

Скорость движения. Это векторная величина, характеризующая в данный момент быстроту и направление движения по траектории. Если точка за равные промежутки времени проходит равные расстояния, то движение называется равномерным.

Ускорение точки. Векторная величина, характеризующая быстроту изменения скорости по величине и направлению, называется ускорением точки. Скорость точки при перемещении из одной точки в другую меняется по величине и направлению.

Нормальное ускорение характеризует изменение скорости по направлению и определяется как

где r – радиус кривизны ускорения траектории в данный момент.

Касательное ускорение характеризует изменение скорости по величине и всегда направлено по касательной к траектории; при ускорении его направление совпадает с направлением скорости; при замедлении оно направлено противоположно направлению вектора скорости.

11. Кинематика точки

Равномерное движение – это движение с постоянной скоростью:

v = const.

Полное ускорение движения точки при этом равно нулю:

а = 0.

Полное ускорение равно нормальному ускорению:

а = аn.

Уравнение движения точки при равномерном движении в общем виде является уравнением прямой:

S = S0 + vt,

где S0 – путь, пройденный до начала отсчета.

Равнопеременное движение – это движение с постоянным касательным ускорением:

at = const.

Полное ускорение равно касательному ускорению.

Закон равнопеременного движения в общем виде, представляющий собой уравнение параболы:

где v0 – начальная скорость движения;

S0 – путь, пройденный до начала отсчета;

at – касательное ускорение.

Неравномерное движение. При неравномерном движении численные значения скорости и ускорения меняются.

Кинематические графики представляют собой графики изменения пути, скорости и ускорений в зависимости от времени.

Сложное движение точки. Движение точки можно разделить на абсолютное, относительное и переносное.

Абсолютным движением называется движение точки по отношению к системе отсчета, принимаемой за неподвижную.

Движение точки по отношению к подвижной системе отсчета называется относительным движением.

Движение подвижной системы отсчета и всех неизменно связанных с ней точек по отношению к неподвижной системе отсчета называется переносным движением.

12. Простейшие движения твердого тела

Поступательным движением называют такое движение твердого тела, при котором всякая прямая линия на теле при движении остается параллельной своему начальному положению.

При вращательном движении все точки тела описывают окружность вокруг общей неподвижной оси.

Неподвижная ось, вокруг которой вращаются все точки тела, называется осью вращения.

Для описания вращательного движения вокруг неподвижной оси используются только угловые параметры.

Положение тела в любой момент определяется из уравнения:

φ = f(t).

Угловая скорость:

Для оценки быстроты вращения используется также угловая частота вращения n, которая оценивается в оборотах в минуту.

Это физически близкие величины.

Изменение угловой скорости во времени определяется угловым ускорением ε.

Уравнение равномерного вращения:

v = v0 + ωe,

где v0, v – угол поворота до начала отсчета.

Уравнение равнопеременного вращения:

где v0 – начальная угловая скорость.

Угловое ускорение при ускоренном движении – величина положительная; угловая скорость будет все время возрастать.

Угловое ускорение при замедленном движении – величина отрицательная, угловая скорость убывает.

13. Сложное движение твердого тела

Сложное движение – это такое движение, которое можно разложить на несколько простых. Простыми движениями считаются поступательное и вращательное.

При решении задач на сложное движение используют теорему о сложении скоростей.

При сложном движении точки абсолютная скорость в каждый момент времени равна геометрической сумме переносной (vе) и относительной (vк) скоростей.

где α – угол между векторами vе и vr.

Плоскопараллельным, или плоским называется такое движение твердого тела, при котором все точки тела перемещаются параллельно некоторой неподвижной в рассматриваемой системе отсчета плоскости.

Плоскопараллельное движение можно изучать, рассматривая любое плоское сечение тела, параллельное неподвижной плоскости, называемой основной.

Все точки тела, расположенные на прямой, перпендикулярной к основной плоскости, движутся одинаково.