Bài giảng Cơ học lý thuyết - Phần 1: Chương 1 (Đại học Bách khoa Tp.HCM)

Bài giảng Cơ học lý thuyết - Phần 1: Chương 1 (Đại học Bách khoa Tp.HCM) cung cấp cho học viên những kiến thức về các định nghĩa của tĩnh học; các khái niệm cơ bản về lực, moment; các tiên đề tĩnh học; các mô hình liên kết và phản lực liên kết;... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

BÀI GIẢNG Môn học: CƠ HỌC LÝ THUYẾT Bộ môn Cơ Kỹ Thuật – Khoa Khoa Học Ứng Dụng – 106B4 Email: thnguyen@hcmut.edu.vn Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM Phần I TĨNH HỌC Tĩnh học phần đầu học lý thuyết khảo sát cân vật thể chịu tác dụng lực Mục tiêu  Hai vấn đề giải tĩnh học là:  Thu gọn hệ nhiều lực phức tạp tác động lên hệ thống thành hệ lực hơn, đơn giản tương đương (tối giản) Tập hợp dạng tối giản khác hệ lực gọi dạng chuẩn hệ lực  Xây dựng điều kiện cân cho hệ thống nhiều lực Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM Phần I TĨNH HỌC Chương 1: Các khái niệm bản, mơ hình phản lực liên kết Chương 2: Thu gọn hệ lực, điều kiện cân Chương 3: Các 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 Chương Các khái niệm tĩnh học Chương Các khái niệm tĩnh học NỘI DUNG 1.1 Các định nghĩa tĩnh học 1.2 Các khái niệm lực, moment 1.3 Các tiên đề tĩnh học 1.4 Các mơ hình liên kết phản lực liên kết Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM Chương Các khái niệm tĩnh học 1.1 Các định nghĩa tĩnh học Vật rắn tuyệt đối Là loại vật rắn có hình dáng thể tích khơng thay đổi tác động từ bên ngồi Trạng thái cân • • • Trạng thái học vật rắn tuyệt đối quy luật chuyển động vật rắn không gian theo thời gian Trạng thái cân trạng thái học đặc biệt vật rắn cho chất điểm thuộc vật có gia tốc khơng Có hai dạng cân vật: o Tịnh tiến thẳng o Vật đứng n (có thêm tính chất vận tốc 0) Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM Chương Các khái niệm tĩnh học 1.2 Các khái niệm lực, moment Lực Lực đại lượng vector dùng để đo lường tương tác học vật chất với  F  ( Fx , Fy , Fz ) z Fz  F Fy Fx y x Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM Chương Các khái niệm tĩnh học 1.2 Các khái niệm lực, moment Các đặc trưng lực b A  F A: Điểm đặt lực F  F  Giá ab phương lực F, hướng F chiều lực tác dụng  F : Độ lớn (cường độ) lực F a Ký hiệu lực:  F  N ; N  kg m / s Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM Chương Các khái niệm tĩnh học 1.2 Các khái niệm lực, moment Hệ lực Là tập hợp nhiều lực tác động lên đối tượng khảo sát Ký hiệu hệ n lực:  Fj ,   j  1, n Hệ lực tương đương Hai hệ lực gọi tương đương với học hai hệ lực gây kết học vật Ký hiệu hệ lực tương đương:   ( F j ) ~ (Qk ) j  1, n k  1, m Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM Chương Các khái niệm tĩnh học 1.2 Các khái niệm lực, moment Hệ lực cân Là loại hệ lực không làm thay đổi trạng thái học vật rắn vật chịu tác động loại hệ lực Ký hiệu hệ lực cân bằng:  ( F j ) ~  ; j  1, n Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM Chương Các khái niệm tĩnh học 1.2 Các khái niệm lực, moment Hợp lực Nếu hệ nhiều lực tương đương với hệ có lực, lực gọi hợp lực hệ nhiều lực Ký hiệu hợp lực:   ( Fj ) ~ R ; j  1, n Tính chất hợp lực: n    Vector hợp lực xác định vector R   Fj tổng vector lực hệ j1  Hình chiếu vector lực lên trục giá trị đại số   Vector hợp lực R hệ lực nằm đường tác dụng không gian R  Có hệ lực ln có hợp lực có hệ lực khơng có hợp lực Bộ mơn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM Chương Các khái niệm tĩnh học 1.4 Các mơ hình liên kết phản lực liên kết Các dạng liên kết Liên kết khớp lề cố định: Rblề = Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM Chương Các khái niệm tĩnh học 1.4 Các mơ hình liên kết phản lực liên kết Các dạng liên kết Liên kết khớp lề di động:  NA  NA Rbldđ =  Có phản lực liên kết Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM Chương Các khái niệm tĩnh học 1.4 Các mơ hình liên kết phản lực liên kết Các dạng liên kết • Phân biệt khớp lề “nội” khớp lề “ngoại”: Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM Chương Các khái niệm tĩnh học 1.4 Các mơ hình liên kết phản lực liên kết Các dạng liên kết • Phân biệt khớp lề “nội” khớp lề “ngoại”: ① ②  ① ② Rbln =  Có phản lực liên kết tác động lên vật thỏa tiên đề Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM Chương Các khái niệm tĩnh học 1.4 Các mơ hình liên kết phản lực liên kết Các dạng liên kết • Phân biệt khớp lề “nội” khớp lề “ngoại”: Ay' ① Ax ② AX' Ay    A   A'  x x   '  Ay   Ay Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM Chương Các khái niệm tĩnh học 1.4 Các mơ hình liên kết phản lực liên kết Các dạng liên kết Ví dụ Khớp BL nội 2RB Khớp BL di động 1RB Bậc tự hệ: + Số vật: + Tổng số RB: Dof  3.2   Khớp BL Cố định 2RB LK tựa 1RB Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM Chương Các khái niệm tĩnh học 1.4 Các mơ hình liên kết phản lực liên kết Các dạng liên kết Ví dụ Giải phóng liên kết Q  2qa Cx Py  2qa Px  2qa Ay Ax Dy Dx Dy' Dx' M NF Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM Chương Các khái niệm tĩnh học 1.4 Các mơ hình liên kết phản lực liên kết Các dạng liên kết Liên kết khớp cầu:  Ay Rcầu =  Có phản lực liên kết  Ax  Az Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM Chương Các khái niệm tĩnh học 1.4 Các mơ hình liên kết phản lực liên kết Các dạng liên kết Liên kết khớp cầu: Rcầu = Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM Chương Các khái niệm tĩnh học 1.4 Các mô hình liên kết phản lực liên kết Các dạng liên kết Liên kết ngàm phẳng:  MA  Ay Rngàm2D =  Có phản lực liên kết  Ax Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM Chương Các khái niệm tĩnh học 1.4 Các mơ hình liên kết phản lực liên kết Các dạng liên kết Rngàm3D = Liên kết ngàm không gian: z  A y x M  xA z A A x M A  y A y A Mz Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM Chương Các khái niệm tĩnh học 1.4 Các mơ hình liên kết phản lực liên kết Các dạng liên kết Liên kết thanh: Rthanh =  Có phản lực liên kết Khảo sát thẳng, cong, liên kết xuất khi: - Thanh có trọng lượng bé so với lực mà phải chịu - Có liên kết đầu mút thuộc loại liên kết sau: lề, khớp cầu, tựa nhẵn -Thanh chịu tải hai đầu mút, không chịu lực Các phản lực nằm đường nối liền đầu mút Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM Chương Các khái niệm tĩnh học 1.4 Các mơ hình liên kết phản lực liên kết Các dạng liên kết Liên kết thanh:  Nếu thỏa mãn đồng thời điều kiện dùng làm liên kết cho vật rắn chúng gọi liên kết Mỗi liên kết có ràng buộc sinh phản lực tác động lên vật Phản lực liên kết ln có tính chất nằm đường thẳng nối liền hai đầu có liên kết A: khớp cầu; B,D: lề; C: tựa nhẵn  ì ï RB Ì AB ï AB, CD : liên kết  í  ï ï ỵRD Ì CD Bộ mơn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM Chương Các khái niệm tĩnh học 1.4 Các mơ hình liên kết phản lực liên kết Các dạng liên kết Liên kết Liên kết thanh: RA ' A R RC Không Liên kết C Ax  RA cos  ; Ay  RA sin  ' y Ay Ax A Ax' Cy Cx Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM Chương Các khái niệm tĩnh học 1.4 Các mơ hình liên kết phản lực liên kết Các dạng liên kết Liên kết thanh: Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM ... 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 Chương Các khái niệm tĩnh học Chương Các khái niệm tĩnh học NỘI DUNG 1. 1 Các... thành phần  F1 A  F  F2    F  F1  F2 Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM Chương Các khái niệm tĩnh học 1. 3 Các tiên đề tĩnh học Có tiên đề tĩnh học Tiên... chiều)  M  M P Bộ môn Cơ Kỹ thuật – Khoa Khoa học Ứng dụng – Đại học Bách khoa Tp.HCM Chương Các khái niệm tĩnh học 1. 3 Các tiên đề tĩnh học Có tiên đề tĩnh học Tiên đề 1: Tiên đề hai lực cân