Bài giảng Cơ lý thuyết-Tĩnh học: Chương 2 - TS. Đường Công Truyền

Bài giảng Cơ lý thuyết-Tĩnh học: Chương 2 Cân bằng của chất điểm cung cấp cho người học những kiến thức như: Giới thiệu sơ đồ vật thể tự do của chất điểm (free-body diagram – FBD); Trình bày cách giải bài toán cân bằng chất điểm sử dụng các phương trình cân bằng. Mời các bạn cùng tham khảo!

2/1/2021 Trường Đại học Công nghiệp TP.HCM CƠ LÝ THUYẾT – TĨNH HỌC (Engineering Mechanics - Statics) Đường Công Truyền Chương 2: Cân chất điểm (Equilibrium of particle) Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Công Truyền 2/1/2021 Nội dung chương • Giới thiệu sơ đồ vật thể tự chất điểm (free-body diagram – FBD) • Trình bày cách giải toán cân chất điểm sử dụng phương trình cân Bài giảng mơn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Công Truyền Chất điểm • Chất điểm (particle): đại lượng có khối lượng bỏ qua kích thước • Ví dụ 1: trái đất xem chất điểm quay quanh mặt trời • Ví dụ 2: móc treo A hình xem chất điểm Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Công Truyền 2/1/2021 Điều kiện cân chất điểm • Một chất điểm gọi cân (hay cân tĩnh định) đứng yên vị trí chuyển động với vận tốc khơng đổi • Điều kiện cân chất điểm tổng tất lực tác động lên chất điểm (nghĩa thỏa mãn định luật Newton chuyển động) Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Công Truyền Điều kiện cân chất điểm Chứng minh • Theo định luật Newton chuyển động, • Điều kiện cân chất điểm: • Suy • Hay gia tốc a = Nghĩa chất điểm đứng yên vị trí chuyển động với vận tốc không đổi Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Công Truyền 2/1/2021 Sơ đồ vật thể tự (Free-Body Diagram) • Để thiết lập phương trình cân giải tìm ẩn số phản lực, tốt vẽ sơ đồ vật thể tự • Sơ đồ vật thể tự (Free-Body Diagrams - FBD) phác thảo thể tất lực tác dụng lên chất điểm • Thuật ngữ tự nói lên tất liên kết bỏ thay phản lực liên kết tác dụng lên chất điểm Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Công Truyền Sơ đồ vật thể tự Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Công Truyền 2/1/2021 Sơ đồ vật thể tự Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Công Truyền Cách vẽ sơ đồ vật thể tự • Vẽ lại trạng thái tự chất điểm (bằng cách lọai bỏ tất liên kết) • Thể tất lực tác động lên chất điểm, bao gồm: lực chủ động, lực bị động (phản lực) • Ký hiệu lực Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Cơng Truyền 10 2/1/2021 Ví dụ • Vẽ sơ đồ vật thể tự khối cầu, dây CE móc điểm C Cho khối cầu có khối lượng kg, g = 9.81 m/s2 Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Công Truyền 11 TS Đường Công Truyền 12 Ví dụ • Sơ đồ FBD cầu: Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học 2/1/2021 Ví dụ • Sơ đồ FBD dây CE: Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Công Truyền 13 TS Đường Công Truyền 14 Ví dụ • Sơ đồ FBD móc điểm C: Bài giảng mơn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học 2/1/2021 Hệ lực phẳng (Coplanar Force Systems) • Một chất điểm chịu tác động hệ lực phẳng nghĩa hệ lực nằm mặt phẳng xy Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Công Truyền 15 Cân chất điểm tác dụng hệ lực phẳng • Điều kiện cân chất điểm chịu tác động hệ lực phẳng mặt phẳng xy tổng tất lực tác động lên chất điểm • Hay: Bài giảng mơn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Công Truyền 16 2/1/2021 Quy trình phân tích cân chất điểm tác dụng hệ lực phẳng • Vẽ sơ đồ vật thể tự – FBD • Thiết lập phương trình cân giải Bài giảng mơn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Công Truyền 17 Ví dụ • Tính lực căng cáp BA BC cần thiết để chịu tải trọng cylinder D Cho cylinder có khối lượng 60 kg, g = 9.81 m/s2 Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Công Truyền 18 2/1/2021 Ví dụ • Sơ đồ FBD B Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Cơng Truyền 19 Ví dụ • Thiết lập phương trình cân Bài giảng mơn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Công Truyền 20 10 2/1/2021 Ví dụ • Một hệ thống chịu lực hình vẽ Cho tải có khối lượng 200 kg, g = 9.81 m/s2 Khả chịu lực lớn sợi cáp 10 kN • Xác định góc  trường hợp cáp AB ln giữ nằm ngang Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Công Truyền 21 TS Đường Cơng Truyền 22 Ví dụ • Trọng lượng tải • Sơ đồ vật thể tự A Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học 11 2/1/2021 Ví dụ • Thiết lập phương trình cân • Do FC> FB nên cáp AC đạt tới tải trọng giới hạn trước cáp AB Vì vậy, thay FC = 10 kN vào (2), ta Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Cơng Truyền 23 Ví dụ • Cho đèn có khối lượng kg, g = 9.81 m/s2 Lị xo có độ cứng 300 N/m chiều dài chưa bị biến dạng 0.4 m • Xác định chiều dài cáp AC Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Công Truyền 24 12 2/1/2021 Ví dụ • Sơ đồ FBD A Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Cơng Truyền 25 Ví dụ • Thiết lập phương trình cân Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Cơng Truyền 26 13 2/1/2021 Ví dụ • Tính biến dạng từ lực căng lị xo • Chiều dài cáp AB sau biến dạng Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Công Truyền 27 TS Đường Cơng Truyền 28 Ví dụ • Chiều dài cáp AC Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học 14 2/1/2021 Các ví dụ bổ sung • Vẽ sơ đồ vật thể tự A Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Cơng Truyền 29 Các ví dụ bổ sung • Vẽ sơ đồ vật thể tự A Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Cơng Truyền 30 15 2/1/2021 Các ví dụ bổ sung • Vẽ sơ đồ vật thể tự A Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Cơng Truyền 31 Các ví dụ bổ sung • Khơng cần giải Thiết lập phương trình cân theo trục x, y Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Cơng Truyền 32 16 2/1/2021 Các ví dụ bổ sung • Khơng cần giải Thiết lập phương trình cân theo trục x, y Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Công Truyền 33 Các ví dụ bổ sung • Khơng cần giải Thiết lập phương trình cân theo trục x, y Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Công Truyền 34 17 2/1/2021 Bài tập • Xác định lực căng cáp ABC Cho tải có khối lượng kg Bài giảng mơn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Công Truyền 35 Bài tập – Đáp án • Xác định lực căng cáp ABC Cho tải có khối lượng kg Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Công Truyền 36 18 2/1/2021 Bài tập • Tính khối lượng xi lanh A Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Công Truyền 37 Bài tập – Đáp án • Tính khối lượng xi lanh A Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Cơng Truyền 38 19 2/1/2021 Bài tập • Xác định lực căng cáp BC khoảng cách y Cho cáp AB có chiều dài 1.5 m lực căng 3500 N, cho tải có khối lượng 200 kg Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Công Truyền 39 Bài tập – Đáp án Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Công Truyền 40 20 2/1/2021 Bài tập • Xác định khối lượng tải Cho chiều dài ban đầu khơng có tải dây AB m Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Công Truyền 41 Bài tập – Đáp án Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Công Truyền 42 21 2/1/2021 Bài tập • Vẽ sơ đồ vật thể tự nút C • Tính lực căng cáp CA CB Cho g = 9.81 m/s2,  = 400 Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Công Truyền 43 Bài tập – Đáp án Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Công Truyền 44 22 2/1/2021 Thank you! Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Công Truyền 45 23 ... m/s2,  = 400 Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Công Truyền 43 Bài tập – Đáp án Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Công Truyền 44 22 2/ 1 /20 21 Thank you! Bài giảng. .. ngang Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Công Truyền 21 TS Đường Cơng Truyền 22 Ví dụ • Trọng lượng tải • Sơ đồ vật thể tự A Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học 11 2/ 1 /20 21... chiều dài cáp AC Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Cơng Truyền 24 12 2/1 /20 21 Ví dụ • Sơ đồ FBD A Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS Đường Công Truyền 25 Ví dụ • Thiết