Tài liệu CƠ HỌC LÝ THUYẾT

CunConFC.blogspot.com CunConFC.blogspot.com BÀI GIẢNG Môn học: CƠ HỌC LÝ THUYẾT Nguyễn Thanh Nhã Bộ môn Cơ Kỹ Thuật – Khoa Khoa Học Ứng Dụng – 106B4 ĐT: 08.38660568 – 0908568181 Email: [email protected] Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM CunConFC.blogspot.com CunConFC.blogspot.com Phần I TĨNH HỌC Tĩnh học là phần đầu của cơ học lý thuyết khảo sát sự cân bằng của vật thể chịu tác dụng của lực Mục tiêu  Hai vấn đề chính được giải quyết trong tĩnh học là:  Thu gọn một hệ nhiều lực phức tạp đang tác động lên hệ thống thành một hệ ít lực hơn, đơn giản và tương đương (tối giản). Tập hợp các dạng tối giản khác nhau của các hệ lực được gọi là các dạng chuẩn của hệ lực.  Xây dựng các điều kiện cân bằng cho một hệ thống nhiều lực. Đối tượng  Đối tượng của tĩnh học là vật rắn tuyệt đối Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM CunConFC.blogspot.com CunConFC.blogspot.com Phần I TĨNH HỌC Chương 1: Các khái niệm cơ bản, mô hình phản lực liên kết Chương 2: Thu gọn hệ lực, điều kiện cân bằng Chương 3: Các bài toán đặc biệt Chương 4: Ma sát Chương 5: Trọng tâm Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM CunConFC.blogspot.com CunConFC.blogspot.com Chương 1. Các khái niệm cơ bản tĩnh học Chương 1 Các khái niệm cơ bản tĩnh học NỘI DUNG 1.1. Các định nghĩa của tĩnh học 1.2. Các khái niệm cơ bản về lực, moment 1.3. Các tiên đề tĩnh học 1.4. Các mô hình liên kết và phản lực liên kết Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM CunConFC.blogspot.com CunConFC.blogspot.com Chương 1. Các khái niệm cơ bản tĩnh học 1.1. Các định nghĩa của tĩnh học Vật rắn tuyệt đối Là loại vật rắn có hình dáng và thể tích không thay đổi dưới mọi tác động từ bên ngoài. Trạng thái cân bằng Trạng thái cơ học của vật rắn tuyệt đối là quy luật chuyển động của vật rắn trong không gian theo thời gian. • Trạng thái cân bằng là một trạng thái cơ học đặc biệt của vật rắn sao cho mọi chất điểm thuộc vật đều có gia tốc bằng không. • Có hai dạng cân bằng của vật: o Tịnh tiến thẳng đều. o Vật đứng yên (có thêm tính chất vận tốc bằng 0). • Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM CunConFC.blogspot.com CunConFC.blogspot.com Chương 1. Các khái niệm cơ bản tĩnh học 1.2. Các khái niệm cơ bản về lực, moment Lực Lực là một đại lượng vector được dùng để đo lường sự tương tác cơ học giữa các vật chất với nhau. z  y  x  Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM CunConFC.blogspot.com CunConFC.blogspot.com Chương 1. Các khái niệm cơ bản tĩnh học 1.2. Các khái niệm cơ bản về lực, moment Các đặc trưng của lực b  A: Điểm đặt của lực F Giá ab là phương của lực F, hướng của là chiều của lực tác dụng A  : Độ lớn (cường độ) của lực F a  Ký hiệu của lực: Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM CunConFC.blogspot.com CunConFC.blogspot.com Chương 1. Các khái niệm cơ bản tĩnh học 1.2. Các khái niệm cơ bản về lực, moment Hệ lực Là một tập hợp nhiều lực đang tác động lên đối tượng khảo sát Ký hiệu hệ n lực:  Hệ lực tương đương Hai hệ lực được gọi là tương đương với nhau về cơ học nếu hai hệ lực này cùng gây ra một kết quả cơ học trên một vật. Ký hiệu hệ 2 lực tương đương:  ~ Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM CunConFC.blogspot.com CunConFC.blogspot.com Chương 1. Các khái niệm cơ bản tĩnh học 1.2. Các khái niệm cơ bản về lực, moment Hệ lực cân bằng Là loại hệ lực không làm thay đổi trạng thái cơ học của vật rắn khi vật chịu tác động của loại hệ lực này. Ký hiệu hệ lực cân bằng:  Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM CunConFC.blogspot.com CunConFC.blogspot.com Chương 1. Các khái niệm cơ bản tĩnh học 1.2. Các khái niệm cơ bản về lực, moment Hợp lực Nếu một hệ nhiều lực tương đương với một hệ mới chỉ có duy nhất một lực, lực duy nhất đó được gọi là hợp lực của hệ nhiều lực. Ký hiệu hợp lực:  Tính chất của hợp lực:   Vector hợp lực được xác định bằng vector tổng của các vector lực trong hệ.  Hình chiếu của một vector lực lên một trục là một giá trị đại số  Vector hợp lực của hệ lực chỉ nằm trên một đường tác dụng duy nhất trong không gian .  Có những hệ lực luôn có hợp lực và cũng có những hệ lực không bao giờ có hợp lực. Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM CunConFC.blogspot.com CunConFC.blogspot.com Chương 1. Các khái niệm cơ bản tĩnh học 1.2. Các khái niệm cơ bản về lực, moment Hợp lực Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM CunConFC.blogspot.com CunConFC.blogspot.com Chương 1. Các khái niệm cơ bản tĩnh học 1.2. Các khái niệm cơ bản về lực, moment Phân loại hệ lực Cách 1 (nội và ngoại lực): Ngoại lực: là những lực do những đối tượng bên ngoài hệ thống khảo sát sinh ra để tác động vào những vị trí bên trong hệ thống đang xét. Nội lực: là những lực do những đối tượng bên trong hệ thống khảo sát sinh ra để tác động vào những vị trí bên trong hệ thống đang xét. Ví dụ:  Xét hệ khảo sát gồm chỉ có vật  là ngoại lực.  Xét hệ khảo sát gồm vật + người  là nội lực. Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM CunConFC.blogspot.com CunConFC.blogspot.com Chương 1. Các khái niệm cơ bản tĩnh học 1.2. Các khái niệm cơ bản về lực, moment Phân loại hệ lực Cách 2 (dạng hình học của lực): Lực tập trung: Là loại lực chỉ tác dụng tại một điểm duy nhất trên vật. Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM CunConFC.blogspot.com CunConFC.blogspot.com Chương 1. Các khái niệm cơ bản tĩnh học 1.2. Các khái niệm cơ bản về lực, moment Phân loại hệ lực Cách 2 (dạng hình học của lực): Lực phân bố: Là loại lực tác động cùng lúc lên nhiều điểm trên vật. - Lực phân bố trên đường: Là loại lực phân bố có các điểm tác động lên vật tạo thành một loại đường hình học trên vật (đường thẳng, đường tròn, ellipse, …). Đơn vị: N/m Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM CunConFC.blogspot.com CunConFC.blogspot.com Chương 1. Các khái niệm cơ bản tĩnh học 1.2. Các khái niệm cơ bản về lực, moment Phân loại hệ lực Cách 2 (dạng hình học của lực): Lực phân bố: Là loại lực tác động cùng lúc lên nhiều điểm trên vật. - Lực phân bố trên mặt: Là loại lực phân bố mà quỹ tích các điểm tác dụng lên vật tạo thành một loại mặt hình học trên vật. Đơn vị: N/m2 Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM CunConFC.blogspot.com CunConFC.blogspot.com Chương 1. Các khái niệm cơ bản tĩnh học 1.2. Các khái niệm cơ bản về lực, moment Phân loại hệ lực Cách 2 (dạng hình học của lực): Lực phân bố: Là loại lực tác động cùng lúc lên nhiều điểm trên vật. - Lực phân bố trên thể tích: Là loại lực phân bố mà quỹ tích các điểm tác dụng lên vật tạo thành một loại thể tích hình học. Đơn vị: N/m3 Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM CunConFC.blogspot.com CunConFC.blogspot.com Chương 1. Các khái niệm cơ bản tĩnh học 1.2. Các khái niệm cơ bản về lực, moment Quy đổi lực phân bố Tổng quát Ω Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM CunConFC.blogspot.com CunConFC.blogspot.com Chương 1. Các khái niệm cơ bản tĩnh học 1.2. Các khái niệm cơ bản về lực, moment Quy đổi lực phân bố Trường hợp lực phân bố đều Trường hợp lực phân bố tam giác Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM CunConFC.blogspot.com CunConFC.blogspot.com Chương 1. Các khái niệm cơ bản tĩnh học 1.2. Các khái niệm cơ bản về lực, moment Moment của lực Dưới tác động của một lực vật rắn có thể chuyển động tịnh tiến, chuyển động quay, hoặc vừa chuyển động tịnh tiến vừa quay đồng thời. Tác dụng của lực làm vật rắn quay sẽ được đánh giá bởi đại lượng moment của lực  Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM CunConFC.blogspot.com CunConFC.blogspot.com Chương 1. Các khái niệm cơ bản tĩnh học 1.2. Các khái niệm cơ bản về lực, moment Moment của lực đối với 1 tâm Xét moment của vector lực F đối với tâm O Khả năng của lực F làm vật rắn quay quanh tâm O sẽ được đánh giá bởi vector moment của lực F đối với tâm O như sau: ( : tích có hướng) Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM