GIAO TRINH CHUONG 5 CO SO CUA KY THUAT

1 Chương NHỮNG CƠ SỞ CỦA KỸ THUẬT NỘI DUNG MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG • Cung cấp cho sinh viên kiến thức về: + đơn vị hệ thống SI số hệ thống khác, khác, + toán học bản, + sở kỹ thuật tĩnh học, động học, nhiệt động lực học • Giúp sinh viên có kỹ năng: + sử dụng biến đổi đơn vị, + áp dụng toán học bản, bản, sở kỹ thuật giải vấn đề phân tích thiết kế hệ thống học phục vụ đồ án môn học • Tạo cho sinh viên hứng thú áp dụng kiến thức khô khan vào thực tế, phát huy tinh thần say mê sinh viên để sáng tạo mô hình, cấu, sản phẩm 5.1 ĐƠN VỊ 5.1.1 GIỚI THIỆU • Việc đặt tên chung cho đơn vị nhằm phát triển cho việc quan hệ thương mại kinh tế nước giới • Hệ thống đơn vị đo theo hệ mét hệ Anh thành lập tổ chức tiêu chuẩn 5.1 ĐƠN VỊ LỊCH SỬ CÁC ĐƠN VỊ: - Với cách mạng xã hội việc đo trở nên cần thiết để đo xác vật khác - Để đảm bảo tiêu chuẩn thống khối lượng việc đo Mỹ, hiến pháp cho phép tổ chức hội nghị để thành lập quan tiêu chuẩn quốc gia Conférence Générale des Poids et Mesures CGPM 5.1 ĐƠN VỊ 5.1.2 CÁC HỆ THỐNG ĐƠN VỊ  Hệ thống đơn vị quốc tế (International System of Units, SI (viết tắt từ tiếng Pháp: Système International d’Unité): Viện khoa học Pháp phát triển lần vào năm 1790  Được hoàn thiện dần GCWM (General Conference of Weights and Measures)  Năm 1960 giới công nhận hệ thống đơn vị đo văn minh, đại  ISO 1000   Phần lớn nước giới sử dụng hệ thống SI nhờ đơn giản (x10) Còn gọi Hệ mét 5.1 ĐƠN VỊ • • • Hệ thống đơn vị Mỹ (U.S Customary System of Units (USCS)): phát triển từ hệ đơn vị Anh (1824), hoàn thiện năm 1959 Sử dụng nước thuộc khối liên hiệp Anh, không sử dụng rộng rãi 5.1 ĐƠN VỊ HỆ MÉT • Các đơn vị bản: Hệ mét xây dựng dựa sở đơn vị đo sau đây: TT Tên đại lượng Tên đơn vị Ký hiệu đơn vị Độ dài mét m Khối lượng kilôgam kg Thời gian giây s Cướng độ dòng điện ampe A Nhiệt độ nhiệt động học kelvin K Cường độ sáng candela cd Lượng chất mol mol 5.1 ĐƠN VỊ HỆ MÉT • Mét chiều dài đường ánh sáng chân không khoảng thời gian 1/299 792 458 giây (tốc độ ánh sáng chân không xác = 299 792 458 m·s-1 m·s-1)) • Kg đơn vị khối lượng, khối lượng mẫu kilôgam quốc tế (platinum-iridium (platinum-iridium)) 10 5.3 NHỮNG CƠ SỞ KỸ THUẬT 5.3.3 CÔNG SUẤT CƠ HỌC Nếu muốn đẩy nhanh cần cung cấp công suất nhiều Bắt đầu Kết thúc Công suất nhiều 13-93 5.3 NHỮNG CƠ SỞ KỸ THUẬT 5.3.3 CÔNG SUẤT CƠ HỌC Đơn vị : J/s (watts), N.m/s, – Watts (W) hệ SI: – Mã lực (hp) : dùng theo hệ Mỹ lb.ft/s N⋅m J = = =W s s lb f ⋅ ft lb f ⋅ ft = ; hp = 550 s s 94 5.3 NHỮNG CƠ SỞ KỸ THUẬT 5.3.3 CÔNG SUẤT CƠ HỌC Ví dụ: Hộp có khối lượng 100 N mặt đất Xác định : công cần thiết để nâng hộp lên khỏi mặt đất 1.5 m? Giải: W = (100 N )(1.5 m ) = 150 N ⋅ m Ví dụ công suất: Hộp có khối lượng 100 N mặt đất Chúng ta muốn nâng hộp giây Xác định: Công suất yêu cầu ? Giải: công 150 J Công suât = = = 50 watts thoi gian 3s 10-95 5.3 NHỮNG CƠ SỞ KỸ THUẬT 5.3.4 NĂNG LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT 13-96 5.3 NHỮNG CƠ SỞ KỸ THUẬT 5.3.4 NĂNG LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT • Năng lượng thường dạng: – – – Động Thế Năng lượng đàn hồi 13-97 5.3 NHỮNG CƠ SỞ KỸ THUẬT 5.3.4 NĂNG LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT • Động Công1− • 1 = mV2 − mV12 2 Đơn vị N m m = mV = ( kg ) = ( kg ) Động    ( m )  s  s  = N • m = joule = J 98 5.3 NHỮNG CƠ SỞ KỸ THUẬT 5.3.4 NĂNG LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT • Động Ví dụ: xe di chuyển với vận tốc 90 km/h có khối lượng 1400 kg Xác định: lực cần thiết để xe di chuyển 100 m đến dừng hoàn toàn km 1h 1000 m m Giải:     V1 = Vinitial = 90    = 25 s  h  3600 s  km  V2 = Vfinal = work1-2 = ( force)( distance ) = 1 mV22 − mV12 2 ( force)(100 m ) = − (1400 kg )( 25 m/s ) 2 force = −4375 N 99 5.3 NHỮNG CƠ SỞ KỸ THUẬT 5.3.4 NĂNG LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT • Thế Là công cần thiết để nâng vật khối lượng m theo phương thẳng đứng lên độ cao Δh Đây công cần thiết để thắng lực hấp dẫn ∆PE = mg ( ∆h ) m : khối lượng vật thể Δh m g: gia tốc trọng trường 100 5.3 NHỮNG CƠ SỞ KỸ THUẬT 5.3.4 NĂNG LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT • Thế Đơn vị: m = mgh = ( kg )  ( m ) s  = N • m = joule = J 101 5.3 NHỮNG CƠ SỞ KỸ THUẬT • NĂNG LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT Năng lượng đàn hồi • Khi lò xo bị kéo hay nén so với vị trí ban đầu lượng đàn hồi lưu trữ lò xo • Năng lượng giải phóng lò xo trở vị trí ban đầu • Năng lượng dự trữ lò xo xác định : N Năng lượng đàn hồi = kx =  ( m ) 2 m Đơn vị = N • m = joule = J x Lực Force Lực (k: độ cứng lò xo) 102 5.3 NHỮNG CƠ SỞ KỸ THUẬT NĂNG LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT • Năng lượng đàn hồi N = kx =  ( m ) m Đơn vị: = N • m = joule = J • Lò xo chịu xoắn: Năng lượng đàn hồi (thế dự trữ) : θ : góc quay (radian) κ : số lò xo chịu xoắn 103 5.3 NHỮNG CƠ SỞ KỸ THUẬT 5.3.4 NĂNG LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT • Năng lượng đàn hồi kx1 2 Năng lượng elastic energy = kx2 đàn hồi change inlượng elasticđàn energy Biến thiên hồi = ∆EE 1 = kx22 − kx12 2 Năng lượng elastic energy = đàn hồi x1 x2 Lực Force Lực Lực k: độ cứng lò xo 104 5.3 NHỮNG CƠ SỞ KỸ THUẬT 5.3.4 NĂNG LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT • Năng lượng đàn hồi Ví dụ: lò xo có k = 100 bị kéo hình vẽ Xác định: thay lượng đàn hồi lò xo bị kéo vị trí tới vị trí 2, (b) từ vị trí đến (3) Giải: Biến đổi số lò xo từ N/cm sang N/m k = (100 N/cm )(100 cm/m ) = 10,000 N/m 105 5.3 NHỮNG CƠ SỞ KỸ THUẬT 5.3.4 NĂNG LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT • Năng lượng đàn hồi Giải ( tiếp): Sự biến thiên lượng đàn hồi 2 ∆EE = kx2 − kx1 2 (a) ∆EE = (10,000 N/m )( 0.05) − = 12.5 J (b) ∆EE = Vị trí chưa bị giãn (10,000 N/m )( 0.07 ) − (10,000 N/m )( 0.05) = 12 J 2 (c) ∆EE = (10,000 N/m )( 0.07 ) − = 24.5 J Lực 106 Tài liệu tham khảo Chương [1] Oakes, Leone, Gunn, Engineering Your Future, A Comprehensive Approach, 5th Edition, Great Lake Press, 2006 [2] Ho, Nhut "Course ME101 - Introduction to Mechanical Engineering." Department of Mechanical Engineering, California State University, Northridge, USA Course URL: www.csun.edu/~me101 4-107 ... http://www.math.com/students/converters/online_converters.htm http://www.convertunits.com/ http://www.convert-measurement-units.com/ http://www.convertworld.com/vi 28 5. 1 ĐƠN VỊ CHUYỂN ĐỔI ĐƠN VỊ 1in =1 25. 4... 000 N 3.94 mm = 3.94 x 1 0-3 1 0-3 m không ghi 0.00394 m 14.01 kN m-2 m-2 = 14.01 x 103 103 N m-2 m-2 không ghi 14 010 N m-2 m-2 25 5.1 ĐƠN VỊ ĐƠN VỊ DÙNG Ở MỸ (USCS) 26 5. 1 ĐƠN VỊ CHUYỂN ĐỔI ĐƠN... pico p 1 0-1 2 giga G 109 nano n 1 0-9 tera T 1012 micro μ 1 0-6 peta P 10 15 mili m 1 0-3 exa E 1018 centi c 1 0-2 zetta Z 1021 deci d 1 0-1 yotta X 1024 20 5. 1 ĐƠN VỊ Tiếp đầu ngữ hệ SI S 21 5. 1 ĐƠN