Введение
Методическое пособие по выполнению лабораторно-практических работ по дисциплине «Техническая механика» предназначено для студентов специальности 23.02.04 «Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования».
Учебная дисциплина «Техническая механика» состоит из трех разделов: «Теоретическая механика», «Сопротивление материалов» и «Детали машин». По рабочей учебной программе предусмотрено на лабораторно-практические работы 86 часов.
По разделу «Теоретическая механика» рабочей учебной программой, предусмотрено выполнения шести лабораторных работ.
Данное методическое пособие предназначено для проведения лабораторно-практических работ, как в рамках учебного урока (лабораторная работа), так и дома, самостоятельно (практическая работа). Для более полного ознакомления с темами учебного курса приведен список рекомендуемой литературы.
Работа выполняется студентом согласно варианта, в ученичес-кой тетради для лабораторно-практических работ или с использова-нием ПК. Вариант является индивидуальным при выполнении всех лабораторных и практических работ по данной дисциплине. После выполнения, практическая работа защищается, а результаты лабораторной работы демонстрируются преподавателю. Схемы вычерчивается с помощью карандаша и линейки с соблюдением масштаба. При оформлении работы необходимо соблюдать принятые обозначения и последовательность записей, руководствуясь действующим стандартом предприятия.
Лабораторно-практическая работа №1
Определение равнодействующей плоской системы сходящихся сил
Цель работы – проверить опытным путем величину и направление уравновешивающей силы.
Теоретическое обоснование. Исследование любой системы сил начинают с определения, взаимного расположения этих сил. Если линии действия всех сил расположены в одной плоскости и пересекаются в одной точке, то они образуют плоскую систему сходящихся сил (рисунок 1.1, а).Силы, действующие на абсолютно твердое тело, можно переносить вдоль линии их действия, поэтому сходящиеся силы можно всегда привести в одну точку – точку пересечения их линий действия (рисунок 1.1, б).
Число сил, образу-ющих данную систему, может быть любым. Последовательно склады-вая сходящиеся силы, приводят их к одной равнодействующей силе.
Рисунок 1.1 а) б)
Один из главных вопросов, который следует решить, исследуя систему сил, – это вопрос о том, является ли данная система сил уравновешенной или неуравновешенной.
Необходимым и достаточным признаком уравновешенности системы сходящихся сил является равенство нулю их равнодействующей силы. Точка, к которой приложена уравновешенная система сил, находится в состоянии покоя или прямолинейного равномерного движения.
Сложение сил можно производить двумя способами: графически и аналитически. Графическое сложение плоской системы сходящихся сил производят построением силового многоугольника. Графический способ позволяет довольно быстро и очень наглядно произвести сложение сил, но точность определения величины и направления сил зависит от точности выполненных построений.
Более точные результаты можно получить, применяя аналитический способ, основанный на вычислении проекций сил на оси координат.
Установка для испытания. Для экспериментального подтверждения правила сложения плоской системы сходящихся сил используют различные установки, принцип действия которых аналогичен установке, построенной еще Вариньоном (1654—1722) для подтверждения правила параллелограмма сил. На рисунке 1.2 показана схема установки Вариньона. На горизонтально расположенном диске 1 установлены блоки 2. К центральному стержню 3 подвешены через блоки грузики 4, 5, 6. Если все три силы тяжести грузиков уравновешены, то центральный стержень будет занимать вертикальное положение.
Рисунок 1.2
Определив по правилу параллелограмма величину и направление равнодействующей двух сил, расположенных под углом друг кдругу, проверим на установке правильность полученного результата. Для этого закрепим два блока таким образом, чтобы гибкие нити располагались под углом, под которым направлены слагаемые силы, и к концам нити подвесим соответствующие по
силе тяжести грузики. Через третий блок подвесим груз, численно равный равнодействующей силе и направленный в противоположную ей сторону. Сила, численно равная равнодействующей, но направленная в противоположную сторону, называется уравновешивающей силой. Если при этом центральный стержень займет строго вертикальное положение, то определение величины и направления равнодействующей по правилу параллелограмма справедливо.
Такую же экспериментальную проверку можно провести при сложении любого числа сил, образующих плоскую сходящуюся систему.
На рисунке 1.3 показана установка, позволяющая производить сложение трех сил и их уравновешивание. В этой установке сила тяжести грузов передается центральному стержню 1 при помощи тросов 3 и рычагов 4. На диске 5 имеет-ся шкала, позволяющая установить каретки 6 под требуемым углом. Для определения положения центрального стержня 1 над ним установлена прозрачная шкала 2.
Рисунок 1.3
На такой же установке, при соответствующем увеличении числа кареток с грузом, можно складывать и уравновешивать и большее число сил.
Установка, изображенная на рисунке 1.4 позволяет экспериментально определять усилия в стрежнях кронштейнов. Установка закрепляется на вертикальной неподвижной поверхности (стена). Кольцо 1 является основанием установки. На кольце, при помощи захватов размещают динамометры 2. Цепь 3 выполняет роль стержней кронштейна. На нити 4, прикрепленной к динамометру F подвешивается груз 5, согласно задания.
Рисунок 1.4
