BÀI GIẢNG MÔN CƠHỌC LÝ THUYẾ - fas.hcmut.edu.vn giang CLT/tuan 1.pdf · Bài giảng Cơ...

Bài giảng Cơ Học - Tuần 1 28/02/2011

Giảng viên Nguyễn Duy Khương 1

BÀI GIẢNGMÔN CƠ HỌC LÝ THUYẾT

106B4, Bộ môn Cơ Kỹ Thuật, ĐHBK TP.HCM

Giảng viên: Nguyễn Duy KhươngEmail: [email protected]

Lĩnh vực ứng dụng của Cơ học

vibrations, stability and strength of structures and

machinesrobotics

rocket and spacecraft design

automatic control

engine performance

fluid flow

molecular, atomic and sub atomic behavior



Lịch sử ngành Cơ học

Stevinus(1548-1620)

“Công thức địnhluật cộng vector lực” và “hầu hếtcác công thứccủa tĩnh học”

Galileo(1564-1642)

“Phát minh ra bàitoán động lực

học với thínghiệm hòn đá

rơi tự do”

Archimedes(287 B.C. -212 B.C.)

“Nguyên lý đònbẩy” và “nguyên

lý lực nổi”

“Give me a place to stand on, and I will

move the Earth”

Newton(1643-1727)

“Định luật chuyểnđộng” và “Địnhluật vạn vật hấp

dẫn”

Da Vinci, Varignon, Euler, D’Alembert, Lagrange, Laplace and …

Chương trình môn học

Môn học Cơ Học Lý Thuyết

Phần 1TĨNH HỌC

Phần 2ĐỘNG HỌC

Phần 3ĐỘNG LỰC HỌC

Kiểm tra giữa học kỳ (20%)

Thi cuối học kỳ (80%)



Lực

Hợp lực và đưa các lực tác dụng lên vật rắn về dạng tối giản

Nội dung môn học

Phần 1TĨNH HỌC

Môment

F1

F2

F3

F4

RF

ORM

Xác định điều kiện cân bằng của các hệ lực tác dụng lên vật rắn

F1

F2

F3

F4

F5 ?F6 ? Điều kiện

cân bằng hệ lực

Dữ kiện

Hệ lực vàmôment

Phản lựcliên kết

Kết quả


Các mô hình ví dụ cho bài toán tĩnh học

Xác định lực căng dây Tính phản lực tại A, B, D Tác động của vật lên khớp tay



Xác định tất cả các đại lượng động học (quỹ đạo, vậntốc, gia tốc) đặc trưng cho chuyển động của vật màkhông quan tâm đến nguyên nhân gây ra chuyển động.


Phần 2ĐỘNG HỌC

Vận tốc Gia tốc

Quan hệ động học

Dữ kiện

Vận tốc, gia tốc vật 1

Vận tốc, gia tốc vật 2

Kết quả

Các mô hình ví dụ cho bài toán động học


Độ cao và độ xa bao nhiêu?

Quan hệ vận tốc của động cơ

Xác định vị trí tên lửa saukhoảng thời gian phóng



Khảo sát các quy luật chuyển động của vật thể dưới tácdụng của lực.


Phần 3ĐỘNG LỰC HỌC

LựcMôment

Vận tốcGia tốc

Phương trình tổng quát

động lực học

Dữ kiện

LựcMoment

Vận tốcGia tốc

Phản lực liên kết

Kết quả

Các mô hình ví dụ bài toán động lực học


Tính gia tốc khởi động tên lửa

Tính toán quạt gióVận tốc của trái banh bằng bao

nhiêu khi ta đá 1 trái banh



Phần 1: TĨNH HỌC

Hai vấn đề chính cần giải quyết là:

• Thu gọn hệ lực

• Điều kiện cân bằng của hệ lực

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

CHƯƠNG 1 Các khái niệm cơ bản, mô hình phản lực liên kết

1. Các khái niệm cơ bản về lực và mômen

2. Các mô hình liên kết và phản lực liên kết

NỘI DUNG





Đại lượng vectơ đặc trưng cho tác dụng cơhọc của vật thể này lên vật thể khác

Lực

( , , )x y zF FF F

F

xFyF

zF

x

y

z



•A<<S Lực tập trung F tại điểm đặt A

S A

qF

•A~S Lực phân bố q trên miền diện tích A

S A

qF

Điểm đặt lực tổng F tại trọng tâm của lực phân bố iF q





Cách tính lực phân bố thành lực tập trung và vị trí điểm đặt

Độ lớn lực tập trung

Điểm đặt lực

•Độ lớn bằng diện tích lực phân bố

•Điểm đặt tại vị trí trọng tâm của lực phân bố

Nhận xét:



Các trường hợp lực phân bố đặc biệt

•Phân bố đều

0 *F w b

•Phân bố tam giác

0

1*

2F w L





Đại lượng vectơ đặc trưng cho tác dụng cơ học làm vật thể quay

Mômen



F

M

Mômen của lực đối với trục

Phương chiều và độ lớn

sinOM M d F d F

F F F^= +

F

F

F̂

Góc hợp bởi lực F và trục là góc

Dấu (+) nếu nhìn từ đỉnh trục thấy xu hướng quay ngược chiều kim đồng hồDấu (-) ngược lại

d







Tổng các mômen

iF i iM Fd

Mômen của lực đối với trục





Mômen của lực đối với một tâm

sin ( sin )O OM r F M rF F r Fd



Mômen của lực đối với một tâm

( , , )x y zF F F F

( , , )x y zr r r r

( ) ( ) ( )O y z z y x z z x x y y xM r F r F i r F r F j r F r F k





Ngẫu lực: là hai vectơ lực có tính chất sau

•Cùng phương•Ngược chiều•Cùng độ lớn•Khác giá

F

FA

B

OM AB F









Lực căng cơ Ft bằngbao nhiêu để tổngmoment tại điểm Abằng 0?

Moment tại điểm A làđiểm tiếp xúc củachân với mặt đấtbằng bao nhiêu?





S

1F

2F

3F

SS

Hệ tiên đề tĩnh học

Tiên đề 1

Hệ hai lực cân bằng khi và chỉ khi chúng có cùng đường tác dụng hướng ngược chiều nhau, cùng độ lớn

F 'F

F 'F

' 0F F

Tiên đề 2

Thêm hay bỏ đi cặp lực cân bằng (F,F’)=0 cũng không làm thay đổi tác dụng của hệ lực

F 'F



Tiên đề 3 (tiên đề hình bình hành lực)

Hệ hai lực đặt tại một điểm tương đương với một lực đặt tại điểm đóđược biểu diễn bằng vecto đường chéo hình bình hành có hai cạnh làhai lực thành phần.

1 2 AF F F

Lực tác dụng và phản tác dụng giữa hai vật là hai lực lần lượt đặt lênmỗi vật tương tác chúng cùng đường tác dụng, hướng ngược chiềunhau và cùng cường độ

1F

A2F

AF

Tiên đề 4 (tiên đề lực tương tác)

F

1S

2S

'F





1S

2S

Tiên đề 5 (tiên đề hóa rắn)

Vật biến dạng đang cân bằng hóa rắn lại vẫn cân bằng (điều ngượclại không đúng)

Vật không tự do có thể xem là vật tự do nếu ta thay thế các vật gâyliên kết bằng các phản lực liên kết

Tiên đề 6 (tiên đề giải phóng liên kết)

1S

2S

'F

F



Bậc tự do của vật (dof – degree of freedom)

Là số thông số độc lập xác định chuyển động của vật hoặc là đại lượng đặc trưng cho mức độ tự do của vật thể.

x

yA B

C

1 3vatdof n vat tu do 3dof n

n vat tu do co R rang buoc 3dof n R

2

3

3

6D

D

dof n R

dof n R

n : là số vậtR : là số ràng buộc

Phân loại tính chất cơ hệ dựa vào bậc tự do

0dof : hệ tĩnh định (hệ cân bằng với mọi loại tải tác động)

0dof : hệ động

0dof : hệ siêu tĩnh (=-1 siêu tĩnh bậc 1; -2 siêu tĩnh bậc 2)





1. Phản lực liên kết tựa

Số ràng buộc R=1 (hoặc 0,5)

Mô hình liên kết tựa trong lý thuyết

N

A

B

C

AN

BN

CN A

BAN BN

F







2. Phản lực liên kết khớp bản lề

x yF F F

Số ràng buộc R=2

Mô hình liên kết khớp bản lề trong lý thuyết

A xAyA

A xAyA

A A

AR

A A

Khớp bản lề cố định



Khớp bản lề di động


A





2. Phản lực liên kết bản lề cầu (khớp cầu)




3. Phản lực liên kết ngàm

Số ràng buộc R2D=3

Số ràng buộc R3D=6





4. Phản lực liên kết dây




Phản lực liên kết thanh





Một số loại liên kết đặc biệt trong hai chiều

(4)

(5)

(3)

(2)(1)



Một số loại liên kết đặc biệt trong ba chiều

(1) (2)

(3) (4)

BÀI GIẢNG MÔN CƠHỌC LÝ THUYẾ - fas.hcmut.edu.vn giang CLT/tuan 1.pdf · Bài giảng Cơ...

Documents

Transcript of BÀI GIẢNG MÔN CƠHỌC LÝ THUYẾ - fas.hcmut.edu.vn giang CLT/tuan 1.pdf · Bài giảng Cơ...