2/1/2021
1
CƠ LÝ THUYẾT – TĨNH HỌC
(Engineering Mechanics - Statics)
Trường Đại học Công nghiệp TP.HCM
Đường Công Truyền
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Cân bằng của chất điểm
(Equilibrium of particle)
Chương 2:
2
2/1/2021
2
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Nội dung của chương
• Giới thiệu sơ đồ vật thể tự do của chất
điểm (free-body diagram – FBD)
• Trình bày cách giải bài toán cân bằng chất
điểm sử dụng các ph
23 trang |
Chia sẻ: Tài Huệ | Ngày: 19/02/2024 | Lượt xem: 74 | Lượt tải: 0
Tóm tắt tài liệu Bài giảng Cơ lý thuyết - Tĩnh học - Chương 2: Cân bằng của chất điểm - Đường Công Truyền, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ương trình cân bằng
3
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Chất điểm
• Chất điểm (particle): là đại lượng có khối
lượng nhưng bỏ qua kích thước.
• Ví dụ 1: trái đất có thể xem là
chất điểm khi quay quanh mặt
trời.
• Ví dụ 2: móc treo ở A trên hình có
thể xem là chất điểm.
4
2/1/2021
3
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Điều kiện cân bằng của chất điểm
• Một chất điểm được gọi là cân bằng (hay cân
bằng tĩnh định) nếu nó đứng yên vị trí hoặc
chuyển động với vận tốc không đổi.
• Điều kiện cân bằng của chất điểm là tổng tất
cả các lực tác động lên chất điểm bằng 0
(nghĩa là thỏa mãn định luật 1 của Newton về
chuyển động).
5
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Điều kiện cân bằng của chất điểm
Chứng minh
• Theo định luật 2 Newton về chuyển động, thì
• Điều kiện cân bằng của chất điểm:
• Suy ra
• Hay gia tốc a = 0
Nghĩa là chất điểm hoặc đứng yên vị trí hoặc chuyển
động với vận tốc không đổi.
6
2/1/2021
4
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Sơ đồ vật thể tự do (Free-Body Diagram)
• Để thiết lập các phương trình cân bằng và giải tìm
các ẩn số là các phản lực, các tốt nhất là vẽ sơ đồ
vật thể tự do.
• Sơ đồ vật thể tự do (Free-Body Diagrams - FBD) là
một phác thảo thể hiện tất cả các lực tác dụng lên
chất điểm.
• Thuật ngữ tự do nói lên rằng tất cả các liên kết
được bỏ đi và được thay thế bằng các phản lực liên
kết tác dụng lên chất điểm.
7
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Sơ đồ vật thể tự do
8
2/1/2021
5
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Sơ đồ vật thể tự do
9
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Cách vẽ sơ đồ vật thể tự do
10
• Vẽ lại trạng thái tự do của chất điểm (bằng
cách lọai bỏ tất cả liên kết).
• Thể hiện tất cả các lực tác động lên chất điểm,
bao gồm: lực chủ động, lực bị động (phản
lực).
• Ký hiệu các lực.
2/1/2021
6
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Ví dụ 1
• Vẽ sơ đồ vật thể tự do của khối cầu, của dây
CE và của móc ở điểm C. Cho khối cầu có khối
lượng 6 kg, g = 9.81 m/s2.
11
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Ví dụ 1
• Sơ đồ FBD của quả cầu:
12
2/1/2021
7
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Ví dụ 1
• Sơ đồ FBD của dây CE:
13
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Ví dụ 1
• Sơ đồ FBD của móc ở
điểm C:
14
2/1/2021
8
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Hệ lực phẳng (Coplanar Force Systems)
• Một chất điểm chịu tác động của hệ lực phẳng
nghĩa là hệ lực nằm trong mặt phẳng xy.
15
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Cân bằng của chất điểm dưới tác dụng
của hệ lực phẳng
• Điều kiện cân bằng của chất điểm chịu tác động của
hệ lực phẳng trong mặt phẳng xy là tổng tất cả các
lực tác động lên chất điểm bằng 0.
• Hay:
16
2/1/2021
9
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Quy trình phân tích cân bằng của
chất điểm dưới tác dụng của hệ lực phẳng
• Vẽ sơ đồ vật thể tự do – FBD.
• Thiết lập các phương trình cân bằng
và giải.
17
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Ví dụ 2
• Tính lực căng cáp BA và BC cần thiết để chịu
được tải trọng của cylinder D. Cho cylinder có
khối lượng 60 kg, g = 9.81 m/s2.
18
2/1/2021
10
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Ví dụ 2
• Sơ đồ FBD tại B
19
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Ví dụ 2
• Thiết lập các phương trình cân bằng
20
2/1/2021
11
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Ví dụ 3
• Một hệ thống chịu lực như hình vẽ. Cho tải có khối lượng
200 kg, g = 9.81 m/s2. Khả năng chịu lực lớn nhất của mỗi
sợi cáp là 10 kN.
• Xác định góc trong trường hợp cáp AB luôn được giữ
nằm ngang.
21
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Ví dụ 3
• Trọng lượng của tải
• Sơ đồ vật thể tự do tại A
22
2/1/2021
12
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Ví dụ 3
• Thiết lập các phương
trình cân bằng
• Do FC> FB nên cáp AC sẽ đạt tới tải trọng giới hạn trước cáp AB. Vì vậy,
thay FC = 10 kN vào (2), ta được
23
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Ví dụ 4
• Cho đèn có khối lượng 8 kg, g = 9.81 m/s2. Lò xo có độ
cứng 300 N/m và chiều dài khi chưa bị biến dạng là 0.4 m.
• Xác định chiều dài cáp AC.
24
2/1/2021
13
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Ví dụ 4
• Sơ đồ FBD tại A
25
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Ví dụ 4
• Thiết lập các phương trình cân bằng
26
2/1/2021
14
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Ví dụ 4
• Tính biến dạng từ lực căng của lò xo
27
• Chiều dài cáp AB sau biến dạng
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Ví dụ 4
28
• Chiều dài cáp AC
2/1/2021
15
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Các ví dụ bổ sung
• Vẽ sơ đồ vật thể tự do tại A
29
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Các ví dụ bổ sung
• Vẽ sơ đồ vật thể tự do tại A
30
2/1/2021
16
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Các ví dụ bổ sung
• Vẽ sơ đồ vật thể tự do tại A
31
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Các ví dụ bổ sung
• Không cần giải. Thiết lập các phương trình cân
bằng theo trục x, y
32
2/1/2021
17
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Các ví dụ bổ sung
• Không cần giải. Thiết lập các phương trình cân
bằng theo trục x, y
33
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Các ví dụ bổ sung
• Không cần giải. Thiết lập các phương trình cân
bằng theo trục x, y
34
2/1/2021
18
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Bài tập 1
• Xác định lực căng trong cáp ABC. Cho tải có
khối lượng 5 kg.
35
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Bài tập 1 – Đáp án
• Xác định lực căng trong cáp ABC. Cho tải có
khối lượng 5 kg.
36
2/1/2021
19
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Bài tập 2
• Tính khối lượng của xi lanh A
37
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Bài tập 2 – Đáp án
• Tính khối lượng của xi lanh A
38
2/1/2021
20
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Bài tập 3
• Xác định lực căng trong cáp BC và khoảng cách y.
Cho cáp AB có chiều dài 1.5 m và lực căng là 3500
N, cho tải có khối lượng 200 kg.
39
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Bài tập 3 – Đáp án
40
2/1/2021
21
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Bài tập 4
• Xác định khối lượng của tải. Cho chiều dài ban đầu
khi không có tải của dây AB là 3 m.
41
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Bài tập 4 – Đáp án
42
2/1/2021
22
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Bài tập 5
• Vẽ sơ đồ vật thể tự do tại nút C.
• Tính lực căng trong cáp CA và CB. Cho g = 9.81
m/s2, = 400
43
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Bài tập 5 – Đáp án
44
2/1/2021
23
Bài giảng môn học: Cơ lý thuyết – Tĩnh học TS. Đường Công Truyền
Thank you!
45
Các file đính kèm theo tài liệu này:
bai_giang_co_ly_thuyet_tinh_hoc_chuong_2_can_bang_cua_chat_d.pdf