Часть 1 «Теоретическая механика»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

студентам заочного отделения технических специальностей

по дисциплине «Техническая механика»

2011 г.

ОДОБРЕНЫ на заседании ПЦК	УТВЕРЖДЕНЫ В соответствии с государственными требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников технических специальностей
Протокол № ______ «____» _________ 2011 г. Зав. ПЦК _____/А. А. Чепик/	Зав. отделения НПО/СПО института транспорта ____________ /Н. А. Семенова/ «___» __________ 2011 г.

Автор: Зыкина Елена Александровна, преподаватель высшей квалификационной категории отделения НПО/СПО института транспорта ГОУ ВПО ТюмГНГУ

Рецензенты:

А. Н. Платонов, к. т. н., доцент кафедры прикладная механика ГОУ ВПО ТюмГНГУ;

Э.Х. Рихтер, преподаватель высшей квалификационной категории отделения НПО/СПО института транспорта.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

Введение.Содержание теоретической механики, ее роль и назначение в технике. Материя и движение. Механическое движение. Основные части теоретической механики: статика, кинематика и динамика.

СТАТИКА

Основные понятия и аксиомы статики.Материальная точка, абсолютно твердое тело. Сила, система сил, эквивалентные системы сил. Равнодействующая и уравновешивающая силы. Аксиомы статики. Связи и их реакции. Определение направления реакций связей основных типов.

Плоская система сходящихся сил.Система сходящихся сил. Способы сложения двух сил. Разложение силы на две составляющие. Определение равнодействующей системы сил геометрическим способом. Силовой многоугольник. Условие равновесия в векторной форме. Проекция силы на ось. Аналитическое определение равнодействующей. Условие равновесия в аналитической форме. Рациональный выбор координатных осей.

Пара сил и момент силы относительно точки.Пара сил. Вращающее действие пары сил на тело. Плечо пары сил, момент пары сил. Свойство пары сил. Сложение пар сил. Условие равновесия пар сил. Момент силы относительно точки. Правило знаков. Момент силы относительно точки, лежащей на линии действия силы.

Плоская система произвольно расположенных сил.Приведение плоской системы сил к данному центру. Главный вектор и главный момент системы сил. Теорема Вариньона о моменте равнодействующей. Её практическое использование. Равновесие плоской системы сил. Уравнения равновесия и их различные формы. Балочные системы. Классификация нагрузок и виды опор. Определение реакций опор балочных систем и моментов защемления.

Пространственная система сил. Проекция силы на ось, не лежащую с ней в одной плоскости. Момент силы относительно оси. Пространственная система сходящихся сил, ее равновесие. Пространственная система произвольно расположенных сил, ее равновесие. Пространственная система параллельных сил.

Центр тяжести.Сила тяжести, как равнодействующая вертикальных сил. Центр тяжести тела. Центр тяжести геометрических фигур. Определение центра тяжести составных плоских фигур.

КИНЕМАТИКА

Основные понятия кинематики.Пространство, время, траектория, путь, скорость, ускорение. Способы задания движения точки.

Кинематика точки.Средняя скорость и скорость в данный момент. Ускорение полное, нормальное и касательное. Частные случаи движения точки.

Простейшие движения твердого тела.Поступательное движение. Вращательное движение твердого тела вокруг неподвижной оси. Частные случаи вращательного движения точки. Линейные скорости и ускорения точек вращающегося тела.

Сложное движение точки.Сложное движение точки: переносное, относительное, абсолютное движения. Скорости этих движений.

Сложное движение твердого тела.Плоскопараллельное движение. Разложение плоскопараллельного движения на поступательное и вращательное. Определение абсолютной скорости любой точки тела. Мгновенный центр скоростей, способы его определения. Сложение двух вращательных движений.

ДИНАМИКА

Основные понятия и аксиомы динамики.Закон инерции. Основной закон динамики. Масса материальной точки. Закон независимости действия сил. Закон действия и противодействия. Две основные задачи динамики.

Движение материальной точки. Метод кинетостатики.Свободная и несвободная материальная точки. Сила инерции при прямолинейном и криволинейном движениях. Принцип Даламбера. Понятие о неуравновешенных силах инерции и их влиянии на работу машин.

Трение. Работа и мощность.Виды трения: трение скольжения и трение качения. Закон трения. Коэффициент трения скольжения и качения. Условие равновесия на наклонной плоскости. Работа постоянной силы на прямолинейном и криволинейном перемещениях. Работа силы тяжести. Мощность.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Вереина Л. И. Краснов М. М. Техническая механика. Учебник для студентов учреждений среднего профессионального образования. М.: Академия, 2010.- 288 с.;

2. Олофинская В. П. Техническая механика. Курс лекций с вариантами практических и тестовых заданий. Учебное пособие, 2-е издание. Профессиональное образование.: Инфра-М, Форум, 2011.-349 с.;

3. Сетков В. И. Сборник задач по технической механике. Учеб. Пособие для студентов учреждений среднего профессионального образования – 2-е изд., М.: Академия, 2010. - 224 с.;

4. Эрдеди А. А. Теоретическая механика. Сопротивление материалов. Учебное пособие для СПО. М.: Академия, 2009. – 320 с.;

5. Кривошапко С. Н., Копнов В. А. Сопротивление материалов. Руководство для решения задач и выполнения лабораторных и расчетно-графических работ. Высшая школа, 2009. – 243 с.

Интернет-ресурсы:

1. Министерство образования Российской Федерации. Форма доступа: http://www.ed.gov.ru;

2. Национальный портал "Российский общеобразовательный портал». Форма доступа: http://www.school.edu.ru;

3. Естественнонаучный образовательный портал. Форма доступа: http://en.edu.ru;

4. Специализированный портал «Информационно-коммуникационные технологии в образовании». Форма доступа: http://www.ict.edu.ru;

5. Электронная библиотека. Электронные учебники. Форма доступа: http://subscribe.ru/group/mehanika-studentam/.

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

СОДЕРЖАНИЕ ЗАДАНИЙ, ВЫБОР ВАРИАНТОВ,

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ

Контрольное задание состоит из четырех задач.

В каждой задаче задается 10 рисунков и таблица (с тем же номером, что и задача), содержащая дополнительные к тексту задачи условия. В таблице указан вариант задачи и соответствующий ему номер рисунка.

Студент во всех задачах выбирает номер рисунка, указанный в таблице, согласно своему варианту. Вариант задания выдается преподавателем, читающим данную дисциплину.

Студенты заочной формы обучения задание выполняют в отдельной тетради (ученической), страницы которой нумеруются. На обложке указываются: название дисциплины, номер работы, фамилия и инициалы студента, специальность и группа.

Студенты очной формы обучения каждую задачу выполняют на листах формата А4, на титульном листе должны быть указаны: данные об исполнителе (Ф. И. О., № группы, вариант); название и номер задачи; фамилия и инициалы ведущего преподавателя (приложение 2).

ЗАДАЧИ К КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ

Задача № 1

«Определение реакций связей стержневой конструкции»

Задание: Определить реакции в стержнях АВ и СВ.

Варианты заданий к задаче №1

Таблица 1.1.

Вопросы для самопроверки

1. Какое тело называется абсолютно твердым?

2. Что такое сила и какова ее размерность? Какими тремя факторами определяется сила, действующая на твердое тело?

3. Что называется системой сил?

4. Какие две системы сил называются эквивалентными?

5. Какая сила называется равнодействующей данной системы сил?

6. Что такое аксиомы статики? Как они формулируются?

7. Какое тело называется несвободным?

8. Что называется реакцией связи, как направлены реакции наиболее распространенных типов связей?

9. Какие силы называются сходящимися силами?

10. Как формулируются аналитические условия равновесия системы сходящихся сил?

Задача №2

«Определение реакций опор консольной балки»

Задание: Определить реакции опор балки с одним жестко защемленным, другим свободным концом.

Варианты заданий к задаче №2

Таблица 2.1.

Схемы консольных балок

Рис.1	Рис.2
Рис. 3	Рис. 4
Рис.5	Рис. 6
Рис.7	Рис. 8
Рис. 9	Рис. 10

Таблица 2.2.

Вопросы для самопроверки

1. Что называется парой сил?

2. Что называется моментом пары и как определяется знак момента? Какова размерность момента?

3. Какие пары сил называются эквивалентными?

4. Какими свойствами обладают пары?

5. В чем состоит условие равновесия пар, лежащих в одной плоскости?

6. Что называется моментом силы относительно данной точки? Как выбирается знак момента?

7. Что такое плечо силы?

8. Изменится ли момент силы относительно данной точки при переносе силы по ее линии действия?

9. В каком случае момент силы относительно данной точки равен нулю?

10. Что называется проекцией силы на ось, как определяется знак проекции?

11. Сформулируйте условия равновесия плоской системы произвольно расположенных сил, напишите уравнения равновесия для такой системы (три вида).

12. Напишите уравнения равновесия для плоской системы параллельных сил (два вида).

13. В чем состоит теорема Вариньона?

14. Сформулируйте и докажите теорему о параллельном переносе силы.

Задача №3

«Определение реакций опор балки»

Задание: Определить реакции опор балки. Силой тяжести балки пренебречь.

Варианты заданий к задаче №3

Таблица 3.1.

Схемы балок

Рис. 1	Рис. 2
Рис. 3	Рис. 4
Рис. 5	Рис. 6
Рис. 7	Рис. 8
Рис. 9	Рис. 10

Таблица 3.2.

Вопросы для самопроверки

Для закрепления данной темы использовать вопросы к задаче № 2.

Задача №4

«Определение координат центра тяжести»

Задание: Определить координаты центра тяжести сечения, составленного из стандартных профилей проката.

Варианты заданий к задаче №4

Таблица 4.1.

Вопросы для самопроверки

1. Что называется центром тяжести тела?

2. Напишите формулы для определения координат центров тяжести однородного тела и тонкой однородной пластинки.

3. Как определяется положение центров тяжести простых геометрических фигур?

4. Как определяется положение центра тяжести плоской фигуры сложной формы?

5. Как определяется центр тяжести сечений, составленных из стандартных профилей проката?

Приложение 1

Сортамент прокатной стали

Таблица 1

Сталь прокатная – швеллеры (по ГОСТ 8240 - 89)

h – высота швеллера; b – ширина полки; d – толщина стенки; t – средняя толщина полки; Z₀ – расстояние от оси y – y до наружной грани стенки.

Номер профиля	Масса 1 м длины, кг	Размеры	Площадь сечения, см²	Z₀, см
h	b	d	t	R	r
мм
	16,3			5,1	8,7	9,0	3,5	20,7	1,94
18а	17,4			5,1	9,3	9,0	3,5	22,2	2,13
	18,4			5,2	9,0	9,5	4,0	23,4	2,07
20а	19,8			5,2	9,7	9,5	4,0	25,2	2,28
	21,0			5,4	9,5		4,0	26,7	2,21
22а	22,6			5,4	10,2		4,0	28,8	2,46
	24,0			5,6	10,0	10,5	4,0	30,6	2,42
24а	25,8			5,6	10,7	10,5	4,0	32,9	2,67
	27,7			6,0	10,5		4,5	35,2	2,47
	31,8			6,5	11,0		5,0	40,5	2,52
	36,5			7,0	11,7		5,0	46,5	2,59
	41,9			7,5	12,6		6,0	53,4	2,68
	48,3			8,0	13,5		6,0	61,5	2,75

Таблица 2

Сталь прокатная – балки двутавровые (по ГОСТ 8239 - 89)

h – высота балки; b – ширина полки; d – толщина стенки; t – средняя толщина полки.

Номер профиля	Масса 1 м длины, кг	Размеры	Площадь сечения, см²
h	b	d	t	R	r
мм
	18,4			5,1	8,1		3,5	23,4
	21,0			5,2	8,4	9,5		26,8
	24,0			5,4	8,7			30,6
	27,3			5,6	9,5	10,5		34,8
	31,5			6,0	9,8		4,5	40,2
	36,5			6,5	10,2			46,5

Таблица 3

Сталь прокатная угловая равнополочная (по ГОСТ 8509 - 93)

b – ширина полки; d – толщина полки; Z₀ – расстояние от центра тяжести до полки.

Номер профиля	Размеры	Площадь сечения, см²	Масса 1 метра длины, кг	Z₀, см
b	d	R	r
мм
6,3				2,3	6,13	4,81	1,74
				2,7	8,15	6,39	1,94
7,5					10,1	7,96	2,10
					9,38	7,36	2,19
				3,3	13,9	10,9	2,51
					15,6	12,2	2,75
					17,2	13,5	3,00
12,5				4,6	33,4	26,2	3,61
				4,6	27,3	21,5	3,82
				5,3	49,1	38,5	4,55
				5,3	42,2	33,1	4,89
					76,5	60,1	5,70
					68,6	53,8	6,02
					106,1	83,3	7,00

Таблица 4

Сталь прокатная угловая неравнополочная (по ГОСТ 8510 - 93)

В – ширина большей полки; b – ширина меньшей полки; d – толщина полки; X₀, Y₀ – расстояния от центра тяжести до полок.

Номер профиля	Размеры	Площадь сечения, см²	Масса 1 метра длины, кг	X₀, см	Y₀, см
В	b	d	R	r
мм
6,3/4,0				7,0	2,3	5,90	4,63	0,99	2,12
7/4,5				7,5	2,5	5,59	4,39	1,05	2,28
14/9						22,2	17,5	2,12	4,58
16/10					4,3		23,6	2,36	5,32
18/11					4,7	33,7	26,4	2,52	5,97
20/12,5					4,7	43,9	34,4	2,91	6,62
25/16						71,1	55,8	3,77	8,23

Приложение 2

Пример оформления титульного листа для практических заданий

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

по предмету «Техническая механика»

Задача № 1

Тема: «Определение реакций связей стержневой конструкции»

Вариант № 4

Выполнил: студент группы

АТХ_т 05 – 09 – 1 Иванов С. М.

Проверил: преподаватель

технической механики Зыкина Е. А.

Тюмень, 2008

Приложение 3

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

студентам заочного отделения технических специальностей

по дисциплине «Техническая механика»

часть 1 «Теоретическая механика»

2011 г.

ОДОБРЕНЫ на заседании ПЦК	УТВЕРЖДЕНЫ В соответствии с государственными требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников технических специальностей
Протокол № ______ «____» _________ 2011 г. Зав. ПЦК _____/А. А. Чепик/	Зав. отделения НПО/СПО института транспорта ____________ /Н. А. Семенова/ «___» __________ 2011 г.

Рецензенты:

А. Н. Платонов, к. т. н., доцент кафедры прикладная механика ГОУ ВПО ТюмГНГУ;

Э.Х. Рихтер, преподаватель высшей квалификационной категории отделения НПО/СПО института транспорта.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

СТАТИКА

КИНЕМАТИКА

ДИНАМИКА

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Интернет-ресурсы:

1. Министерство образования Российской Федерации. Форма доступа: http://www.ed.gov.ru;

2. Национальный портал "Российский общеобразовательный портал». Форма доступа: http://www.school.edu.ru;