II. Общие методические указания

Челябинский монтажный колледж

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

И контрольные задания

для студентов-заочников 3 курса

по дисциплине «Техническая механика»

специальности 270112 «Водоотведение и водоснабжение»

Челябинск 2006

 

УТВЕРЖДАЮ   Заместитель директора по НМРиИТ   ______________ В.М. Иус «___»____________200__ г.

ОДОБРЕНА   Предметной (цикловой) комис­сией Протокол № _____________ «___»_____________ 200__ г

Составлена в соответствии с Государственными требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки выпускника специальности 270112 «Водоотведение и водоснабжение» и примерной программой, согласованной Управлением государственной службы, кадров и учебных заведений 28.02.03 г.

 

СОГЛАСОВАНО

 

Руководитель НМЦ

 

__________________ Л.В. Мельникова

 

Зав. заочного отделения

 

__________________ Ю.М. Бряков

 

Автор:– преподаватель Н.М. Старова

 

I. Пояснительная записка

 

Предмет «Техническая механика» включает в себя три раздела: «Теоретическая механика», «Сопротивление материалов» и «Детали машин». Назначение предмета – дать будущим техникам основные сведения о законах движения и равновесия материальных тел, о методах расчета элементов конструкций на прочность, жесткость и устойчивость, а также сведения об устройстве и области применения деталей и механизмов машин.

Базой для изучения предмета «Техническая механика» являются знания, полученные учащимися при изучении математики и физики. В свою очередь знания, которые будут приобретены ими при изучении технической механики, явятся в дальнейшем базой для изучения смежных специальных предметов.

Настоящее пособие содержит программу предмета, перечень учебной литературы, вопросы для самопроверки, контрольные работы с краткими методическими указаниями по их выполнению и примерами решения задач.

Пособие составлено в соответствии с Государственными требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки выпускника специальности 270112 «Водоотведение и водоснабжение» и примерной программой, согласованной Управлением Государственной службы кадров и учебных заведений 28.02.03 г., что обеспечивает проверку знаний и умений студентов по «Технической механике».

 

 

II. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

 

Основной формой изучения предмета является самостоятельная работа над учебниками и учебными пособиями. Умение самостоятельно работать с книгой является основой подготовки студента и всей деятельности техника.

Работу над каждой темой рекомендуется вести в такой последовательности. На первом этапе необходимо ознакомиться с содержанием программы по теме. Затем внимательно и вдумчиво прочитать в учебнике содержание всей темы, обращая особое внимание на общий подход к изучаемому вопросу и общие принципы решения разбираемого типа задач. С целью самоконтроля усвоения материала необходимо ответить на вопросы для самопроверки.

Материал, выносимый на установочные и обзорные занятия, а также перечень выполняемых лабораторных работ и практических занятий определяется учебным заведением исходя из профиля подготовки выпускников и учебных планов.

На установочных занятиях студент знакомится с программой дисциплины, методикой работы над материалом и выполнения домашней контрольной работы. По данной дисциплине предусматривается выполнение одной домашней контрольной работы, охватывающей все разделы примерной учебной программы. Выполнение домашней контрольной работы определяет степень усвоения студентами изучаемого материала и умение применять полученные знания при решении практических задач.

Обзорные лекции проводятся по сложным для самостоятельного изучения темам программы. Проведение лабораторных работ и практических занятий предусматривает закрепление теоретических знаний и приобретение практических умений по программе дисциплины.

Изучение дисциплины завершается экзаменом. Зачтенные контрольные работы предъявляются на экзамене.

В результате изучения дисциплины студент должен:

Иметь представление об общих законах движения и равновесия материальных тел, о видах деформаций и основных расчетах на прочность, жесткость и устойчивость;

Знать основные понятия, законы и методы механики деформируемого твердого тела;

Уметь составлять уравнения равновесия, выполнять расчеты на прочность, жесткость и устойчивость, пользоваться государственными стандартами, строительными нормами и правилами (СНиПами) и другой нормативной документацией.

Цель методических указаний – помочь студентам овладеть методами решения типовых задач, так как опыт показывает, что наибольшие затруднения связаны с решением задач контрольных работ.

 

 

III. ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

№ п/п	Разделы и темы	обязат. нагрузка при очной форме обуч.	кол-во аудиторных часов	Кол-во часов на самост. работу
всего	практических занятий
1.1 1.2 1.3 1.4   1.5 1.6 1.7   1.8     1.9   1.10	Введение. Раздел 1. Теоретическая механика Статика Основные понятия и аксиомы статики Плоская система сходящихся сил Пара сил Плоская система произвольно расположенных сил Пространственная система сил Трение Центр тяжести тела Кинематика Кинематика точки, простейшие движения точки Динамика Основные понятия и аксиомы динамики, движение материальной точки Работа и мощность
Итого
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5   2.6 2.7 2.8	Раздел 2. Сопротивление материалов Основные положения Растяжение и сжатие Сдвиг и кручение Практические расчеты на срез и смятие Геометрические характеристики плоских сечений Изгиб прямого бруса Изгиб и кручение Устойчивость центрально сжатых стержней
Итого
3.1 3.2	Раздел 3. Детали механизмов и машин Основные понятия и определения Передаточные механизмы
Итого
Всего

IV. ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Аркуша А.И. Техническая механика. Теоретическая механика и сопротивление материалов. – М.: Высшая школа, 2002.

2. Ицкович Г.М. Сопротивление материалов. – М.: Высшая школа, 1988.

3. Мовнин М.С., Израэлит А.Б., Рубашкин А.Г. Основы технической механики. – М.: Машиностроение, 1982.

4. Никитин Г.М. Теоретическая механика для техникумов. – М.: Наука, 1988.

5. Эрдеди А.А. и др. Техническая механика. – М.: Высшая школа, 1992.

6. Фролов М.И. Техническая механика. Детали машин. – М.: Высшая школа, 1989.

 

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

7. Винокуров А.И., Барановский Н.В. Сборник задач по сопротивлению материалов. – Высшая школа, 1990.

8. Перечень действующих нормативных и рекомендательных документов по строительству. – М.: ГУП ЦПП, 1988.

 

 

V. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И ВОПРОСЫ

ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

ВВЕДЕНИЕ

Содержание предмета «Техническая механика». Роль и значение технической механики в технике. Материя и движение. Механическое движение. Равновесие. Теоретическая механика и ее разделы: статика, кинематика и динамика.

Вопросы для самоконтроля

1. Что изучает техническая механика? 2. Что такое движение вообще, какие формы движения вы знаете, что такое механическое движение? 3. Что понимается под равновесием? 4. Назовите разделы теоретической механики и укажите, какие вопросы в них изучаются?

Раздел 1. СТАТИКА

Статика, рассматривая равновесие системы действующих на тело сил, дает правила для определения входящих в эту систему неизвестных сил (обычно это реакции связей, но определению могут подлежать и некоторые активные силы). Знание значений и направлений всех действующих на тело сил необходимо при выполнении большинства технических расчетов, рассматриваемых в последующих разделах курса технической механики.

В результате изучения данного раздела студент должен:

знать систему сходящихся сил, систему параллельных сил, плоскую систему произвольно расположенных сил, пространственную систему сил, условия равновесия каждой из указанных систем сил;

уметь определять значение проекции силы на ось, определять моменты относительно точки и относительно оси; решать задачи на равновесие различных систем сил.

 

Тема 1.1. Основные понятия и аксиомы статики. Связи и их реакции

Материальная точка. Абсолютно твердое тело. Сила; сила – векторная величина. Сила тяжести. Система сил. Эквивалентные системы сил. Равнодействующая сила. Уравновешивающая сила. Силы внешние и внутренние. Аксиомы статики. Перенос силы вдоль линии ее действия. Свободное и несвободное тело. Связи. Реакции связей.

Вопросы для самоконтроля

1. Какое тело называется абсолютно твердым? 2. Что называется материальной точкой? 3. Что такое сила и какова ее размерность? Какими тремя факторами определяется сила, действующая на твердое тело? 4. Что называется системой сил? 5. Какие две системы сил называются эквивалентными? 6. Какая сила называется равнодействующей данной системы сил? 7. Чем отличается равнодействующая данной системы сил от силы, уравновешивающей эту систему? 8. Что такое аксиомы статики, и как они формулируются. 9. Какое тело называется несвободным? 10. Что называется реакцией связи, как направлены реакции наиболее распространенных типов связей?

 

Тема 1.2. Плоская система сходящихся сил

Система сходящихся сил. Аналитическое определение равнодействующей двух сил, приложенной в той же точке.

Сложение плоской системы сходящихся сил. Силовой многоугольник. Проекция силы на ось; правило знаков. Проекция силы на две взаимно перпендикулярные оси. Аналитическое определение равнодействующей плоской системы сходящихся сил.

Геометрическое условие равновесия плоской системы сходящихся сил. Аналитические условия равновесия плоской системы сходящихся сил (уравнения равновесия).

Вопросы для самоконтроля

1. Какие силы называются сходящимися? 2. По какой формуле определяется величина равнодействующей двух сходящихся сил? 3. Как геометрически находится равнодействующая плоской системы сходящихся сил? Влияет ли порядок сложения сил на величину и направление равнодействующей? 4. В чем состоит геометрическое условие равновесия системы сходящихся сил? 5. Что называется проекцией силы на ось, как определяется знак проекции? 6. Как формулируются аналитические условия равновесия системы сходящихся сил?

 

Тема 1.3. Пара сил

Пара сил. Вращающее действие пары сил. Плечо пары, момент пары, знак момента. Эквивалентность пар. Возможность переноса пары в плоскости ее действия. Сложение пар. Условие равновесия плоской системы пар.

 

Вопросы для самоконтроля

1.Что такое пара сил? 2. Какое движение совершает свободное твердое тело под действием пары сил? 3. Что называется моментом пары и как определяется знак момента? Какова размерность момента? 4. Каким образом можно уравновесить действие на тело пары сил? 5. Какие пары сил называются эквивалентными? 6. Какими свойствами обладают пары? 7. В чем состоит условие равновесия пар, лежащих в одной плоскости?

 

Тема 1.4. Плоская система произвольно расположенных сил

Момент силы относительно точки. Приведение силы к данному центру. Приведение плоской системы сил к данному центру. Главный вектор и главный момент плоской системы сил. Теорема Вариньона.

Равновесие плоской системы сил; условие равновесия. Уравнения равновесия плоской системы произвольно расположенных сил (три вида). Рациональный выбор направления осей координат и центра моментов при решении задач.

Балочные системы; классификация нагрузок и виды опор. Аналитическое определение опорных реакций балочных систем.

Условие равновесия тела, имеющего опорную плоскость. Момент опрокидывания и момент устойчивости, коэффициент устойчивости.

Вопросы для самоконтроля

1. Что называется моментом силы относительно данной точки? Как назначается знак момента? 2. Что называется моментом силы? 3. В каком случае момент силы относительно точки равен нулю? 4. Что значит привести силу к данному центру? 5. Что называется присоединенной парой? Чему равен ее момент? 6. Что называется главным вектором и главным моментом плоской системы сил и как они определяются? 7. Чем отличается главный вектор от равнодействующей данной системы сил? 8. Изменится ли величина главного вектора и главного момента при перенесении центра приведения? 9. Сформулируйте условия равновесия плоской системы произвольно расположенных сил, напишите уравнения равновесия для такой системы сил (три вида). 10. Какие нагрузки называются сосредоточенными и распределенными? 11. Что такое интенсивность равномерно распределенной нагрузки? Как найти числовое значение, направление и точку приложения равнодействующей равномерно распределенной нагрузки? 12. Какое равновесие твердого тела называется устойчивым, неустойчивым и безразличным? 13. Сформулируйте условие равновесия для тела, опирающегося на плоскость. 14. Что такое коэффициент устойчивости тела?

 

Тема 1.5. Пространственная система сил

Параллелепипед сил. Проекция силы на три взаимно перпендикулярные оси. Момент силы относительно оси. Понятие о главном векторе и главном моменте произвольной пространственной системы сил. Условия равновесия и шесть уравнений равновесия (без вывода).

Вопросы для самоконтроля

1. Какая система сил называется пространственной? 2. Что называется пространственной системой сходящихся сил? 3. Как определяется равнодействующая пространственной системы сходящихся сил? 4. Как определяются проекции пространственной силы на координатные оси и плоскости? 5. В чем состоят графическое и аналитическое условия равновесия пространственной системы сходящихся сил? Как выбирается знак момента. В каких случаях момент силы относительно оси равен нулю? 6. Как приводятся силы, произвольно расположенные в пространстве, к данному центру? 7. Напишите уравнения равновесия системы сил, произвольно расположенных в пространстве и объясните их смысл.

 

 

Тема 1.6. Трение

Трение. Трение скольжения. Сила трения, угол трения, коэффициент трения. Условие самоторможения. Особенности трения качения, коэффициент трения качения, его размерность.

Вопросы для самоконтроля

1. Что называется силой трения? 2. Перечислите основные законы трения скольжения. 3. Что такое угол трения, конус трения. 4. Каковы особенности трения качения?

 

Тема 1.7. Центр тяжести

Центр параллельных сил. Формулы для определения положения центра параллельных сил (без вывода).

Сила тяжести. Центр тяжести тела как центр параллельных сил. Формулы для определения положения центра тяжести тела, имеющего вид тонкой однородной пластинки. Положение центра тяжести прямоугольника и треугольника.

Определение положения центра тяжести тонких пластинок или сечений, составленных из простых геометрических фигур и из стандартных профилей проката.

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое центр параллельных сил? 2. Как найти координаты центра параллельных сил? 3. Что такое центр тяжести тела? 4. Как найти координаты центра тяжести плоского составного сечения?

КИНЕМАТИКА

При изучении тем необходимо систематизировать знания, полученные из курсов физики и математики.

В результате изучения данного раздела студент должен:

знать виды движения точки;

уметь решать задачи на определение всех параметров вращения тела вокруг неподвижной оси и движения отдельных его точек для любого вида движения.

 

Тема 1.8 Кинематика точки, простейшие движения точки

Кинематика как наука о механическом движении, изучаемом с точки зрения геометрии. Покой и движение, их относительность. Основные понятия кинематики: траектория, перемещение, путь, скорость и ускорение. Равномерное движение точки и его уравнение. Равнопеременное движение точки. Естественный и координатный способы задания движения точки.

Вопросы для самоконтроля

1. Что изучает кинематика? 2. Дайте определение основных понятий кинематики: траектории, расстояния, пути, времени, скорости, ускорения. 3. Чем различаются между собой путь и расстояние? 4. Что называется законом или уравнением движения точки по данной траектории? 5. Какие способы задания движения точки применяются в кинематике и в чем они состоят? 6. Что называется скоростью равномерного движения? 7. Что называется средней скоростью и скоростью в данный момент переменного движения? Как они определяются при задании движения точки естественным способом? 8. Что называется ускорением точки? 9. Какое ускорение называется касательным? 10. Какое ускорение называется нормальным?

 

ДИНАМИКА

Тема 1.9. Основные понятия и аксиомы динамики

Предмет динамики; понятие о двух основных задачах динамики. Аксиомы динамики. Масса материальной точки и ее единицы; зависимость между массой и силой тяжести. Третья аксиома – закон независимости действия сил.

Вопросы для самоконтроля

1. Что изучает динамика? 2. В чем состоит различие между кинематикой и динамикой? 3. Перечислите и сформулируйте основные законы динамики. 4. Что называется массой тела? Какова ее размерность? 5. В чем состоят две основные задачи динамики точки? 6. Что называется силой инерции материальной точки? Как определить ее величину? 7. В чем заключается сущность принципа Даламбера, как он формулируется и каково его практическое значение?

Тема 1.10. Работа и мощность

Работа постоянной силы при прямолинейном движении, единицы измерения. Понятие о работе переменной силы. Работа силы тяжести. Работа постоянной силы при вращении. Мощность средняя и истинная. Единицы мощности. Коэффициент полезного действия.

Вопросы для самоконтроля

1. Как определяется работа постоянной силы при прямолинейном движении? Какими единицами измеряется работа в СИ? 2. Как определяется работа силы тяжести? 3. Что такое мощность? Какими единицами она измеряется? 4. Как определяется работа и мощность при вращательном движении? 5. Как выражается вращающий момент через мощность и число оборотов в минуту? 6. Какие силы называются движущими и какие – силами сопротивления? 7. Что называется механическим коэффициентом полезного действия, как он определяется?