- •1. Изложите цель и задачи изучения предмета «Техническая механика». Опишите роль и значение механики в технике.
- •2. Объясните основные понятия и аксиомы статики.
- •3. Раскройте сущность понятий «связь» и «реакции связей». Перечислите типы балочных систем и их реакции.
- •4. Раскройте сущность и опишите применение геометрического метода сложения плоской системы сходящихся сил. Сформулируйте геометрическое условие равновесия.
- •5. Объясните, как определяется величина и знак проекции силы на координатные оси.
- •6. Запишите аналитическое условие и уравнение равновесия плоской системы сходящихся сил.
- •7. Дайте определение понятию «пара сил», опишите ее свойства. Изложите условия равновесия пар сил.
- •8. Объясните, как определяется величина и знак момента силы относительно точки.
- •11. Объясните, как определяются проекции силы на три взаимно перпендикулярные оси.
- •10. Запишите условия и уравнения равновесия плоской системы произвольно расположенных сил.
- •12. Объясните, для чего строится силовой параллелепипед. Изложите условия и уравнения равновесия пространственной системы сходящихся сил.
- •13. Объясните, как определяется момент силы относительно точки.
- •14. Запишите условия и уравнения равновесия пространственной произвольной системы сил.
- •15. Дайте определение понятию «центр параллельных сил» и объясните, как он находится.
- •16. Объясните, как определить центр тяжести простых и сложных плоских фигур.
- •17. Объясните, как определить центр тяжести для различных тел.
- •18. Объясните, как определить центр тяжести сечений, составленных из прокатных профилей.
- •19. Изложите, что изучает кинематика. Сформулируйте основные понятия и определения.
- •20. Объясните, какие существуют способы задания движения точки и для чего они применяются.
- •21. Изложите определение, уравнение, формулы и графики равномерного движения точки.
- •22. Изложите определение, уравнение, формулы и графики равнопеременного движения точки.
- •23. Дайте определение поступательного движения твердого тела. Изложите его характеристики.
- •24. Дайте определение вращательного движения твердого тела. Изложите его параметры.
- •25. Изложите определение, уравнение и формулы равномерного вращения твердого тела.
- •26. Изложите определение, уравнение и формулы равнопеременного вращения твердого тела.
- •27. Запишите и объясните зависимости между угловыми и линейными параметрами вращающегося тела.
- •28. Объясните, чем характеризуется сложное движение материальной точки и как определяется его скорость.
- •29. Объясните, чем характеризуется сложное движение твердого тела. Дайте определение понятию «мгновенный центр скоростей».
- •30. Назовите объект и предмет, которые изучает динамика. Дайте определение основным понятиям динамики. Перечислите аксиомы динамики.
- •31. Объясните сущность сил инерции. Объясните, как определяются силы инерции при прямолинейном и криволинейном движениях.
- •32. Сформулируйте сущность принципа Даламбера и метода кинетостатики. Назовите его применение.
- •33. Объясните, как определяется работа постоянной силы. Назовите единицы измерения работы.
- •34. Объясните, как определяется работа сил тяжести. Дайте определение понятию «кпд».
- •35. Объясните, что такое мощность. Назовите единицы измерения мощности.
- •36. Объясните, как определяется работа и мощность при вращательном движении.
- •37. Раскройте сущность понятий «трение скольжения», «коэффициент трения», «сила трения», «угол трения» и «конус трения».
- •38. Раскройте сущность понятий «трение качения». Перечислите основные параметры.
- •39. Дайте определение понятиям «количество движения» и «импульс силы». Сформулируйте теорему об изменении количества движения.
- •40. Дайте определение понятию «механическая энергия». Перечислите виды механической энергии. Сформулируйте теорему об изменении кинетической энергии.
- •41. Назовите объект и предмет, которые изучает сопротивление материалов. Перечислите основные задачи. Дайте определение понятиям «прочность», «жесткость» и «устойчивость».
- •42. Объясните, чем отличаются упругие и пластические деформации. Перечислите основные допущения сопротивления материалов.
- •43. Раскройте сущность и назначение метода сечений. Дайте определение понятию «напряжение», назовите его виды и единицы измерения.
- •44. Объясните, как определяется величина и знак продольной силы. Изложите порядок построения эпюры продольной силы.
- •45. Перечислите и объясните виды продольной и поперечной деформации. Сформулируйте закон Гука. Объясните, что характеризует коэффициент Пуассона.
- •46. Дайте определение и покажите зависимости между предельными, допускаемыми и расчетными напряжениями.
- •47. Объясните, как определяются напряжения при растяжении-сжатии? Изложите условие прочности и расчеты на прочность.
- •48. Объясните, как проводятся испытания материалов на растяжение-сжатие и какие механические характеристики при этом определяются.
- •49. Изложите порядок расчета и на срез и смятие заклепочных соединений.
- •50. Объясните, как проводятся расчеты на прочность сварных соединений.
- •51. Перечислите виды геометрических характеристик плоских сечений и дайте определение каждому из них.
- •52. Определите моменты инерции простых сечений.
- •53. Дайте определение понятию «момент инерции». Объясните, как определить расположение главных осей и главные центральные моменты инерции.
- •54. Объясните, чему равен крутящий момент. Изложите порядок построения эпюры крутящих моментов.
- •55. Изложите определение напряжений, условие прочности и расчеты на прочность при кручении.
- •56. Изложите, какие существуют расчеты на прочность и жесткость при кручении. Объясните, как они выполняются.
24. Дайте определение вращательного движения твердого тела. Изложите его параметры.
Вращательное движение твёрдого тела или системы тел – такое движение, при котором все точки движутся по окружностям, центры которых лежат на одной прямой, называемой осью вращения, а плоскости окружностей перпендикулярны оси вращения.
Ось вращения может располагаться внутри тела и за его пределами и в зависимости от выбора системы отсчёта может быть как подвижной, так и неподвижной. Теорема вращения Эйлера утверждает, что любое вращение трёхмерного пространства имеет ось.
Вращательное движение подразделяется на тангенциальную и радиальную составляющие:
Тангенциальное движение – часть вращательного движения, происходящего по касательной к окружности вращения, скорость тангенциального движения материальной точки называют линейной скоростью вращательного движения.
Радиальное (нормальное) движение – часть вращательного движения, происходящего перпендикулярно (по нормали) к касательной или вдоль радиуса окружности.
Кинематические параметры. Вращение характеризуется углом φ, измеряющимся в градусах или радианах, угловой скоростью w = dφ/dt (измеряется в рад/с) и угловым ускорением e = d2φ/dt2 (единица измерения – рад/с²). При равномерном вращении (T – период вращения):
Частота вращения (угловая частота) – число оборотов в единицу времени: f = 1/T = w/2π. Период вращения – время одного полного оборота. Период вращения T и его частота f связаны соотношением: T = 1/f. Линейная скорость точки, находящейся на расстоянии R от оси вращения: v = 2πfR = 2πR/T. Угловая скорость вращения тела – это вектор численно равный углу поворота радиус-вектора за единицу времени и направленный так, что с его острия движение точки совершается против часовой стрелки. W = 2πf = 2π/T.
Динамические параметры. Свойства твердого тела при его вращении описываются моментом инерции твёрдого тела. Эта характеристика входит в дифференциальные уравнения, полученные из уравнений Гамильтона или Лагранжа.
Кинетическую энергию вращения можно записать в виде: E = w2J/2 = 2π2f2J. В этой формуле момент инерции играет роль массы, а угловая скорость – роль скорости. Момент инерции выражает геометрическое распределение массы в теле и может быть найден из формулы: J = r2dm. Момент инерции – физическая величина, мера инертности тела во вращательном движении. Характеризует распределение масс в теле. Различают осевой и центробежный момент инерции.
25. Изложите определение, уравнение и формулы равномерного вращения твердого тела.
Вращательным движением твердого тела вокруг неподвижной оси называется такое его движение, при котором какие-нибудь две точки, принадлежащие телу (или неизменно с ним связанные), остаются во все время движения неподвижными.
Промежуток времени, в течение которого тело совершает один полный оборот вокруг оси – период вращения. Величина, обратная периоду – частота вращения. Проходящая через неподвижные точки А и В прямая АВ называется осью вращения.
Вращение называется равномерным, при котором угловая скорость тела остается во все время движения постоянной (ω = const).
Уравнение равномерного вращения имеет вид: φ = φ0 + ωt. В частном случае, когда начальный угол поворота φ0 = 0, φ = ωt.
В технике скорость равномерного вращения часто определяют числом оборотов в минуту (n). При этом ω = πn/30 ≈ 0,1n
Так как расстояния между точками твердого тела должны оставаться неизменными, то очевидно, что при вращательном движении все точки, принадлежащие оси вращения, будут неподвижны, а все остальные точки тела будут описывать окружности, плоскости которых перпендикулярны оси вращения, а центры лежат на этой оси.
Закон вращательного движения тела выражается уравнением φ = f (t).
Угловая скорость – величина, характеризующая быстроту вращения тела, определяется в общем случае как производная угла поворота по времени ω = dφ/dt = f' (t). Угловое ускорение – величина, характеризующая быстроту изменения угловой скорости, определяется как производная угловой скорости ε = dω/dt = f'' (t).