CHƯƠNG 1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Tĩnh học vật rắn là phần cơ học chuyên nghiên cứu sự cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của các lực. Trong phần tĩnh học sẽ giải quyết hai vấn đề chính là: - Thu gọn hệ lực phức tạp về một hệ lực khác tương đương với nó nhưng đơn giản hơn. - Tìm điều kiện cân bằng của hệ lực.1 Các khái niệm cơ bản 1.1 Vật rắn tuyệt đối Vật rắn tuyệt đối là một tập hợp vô hạn các chất điểm mà khoảng cách giữa hai điểm bất kỳ luôn luôn không đổi (hay nói cách khác dạng hình học của vật được giữ nguyên) dưới tác dụng của các vật khác. Trong thực tế các vật rắn khi tương tác với các vật thể khác đều có biến dạng.
Nhưng biến dạng đó rất bé, nên ta có thể bỏ qua được khi nghiên cứu điều kiện cân bằng của chúng. Ví dụ : Khi dưới tác dụng của trọng lực P dầm AB phải võng xuống, thanh CD phải giãn ra. 1 Biến dạng của thanh khi có lực tác dụng Nhưng do độ võng của dầm và độ dãn của thanh rất bé, ta có thể bỏ qua. Khi giải bài toán tĩnh học ta coi như dầm không võng và thanh không dãn mà kết quả vẫn đảm bảo chính xác và bài toán đơn giản hơn.
Trong trường hợp ta coi vật rắn là vật rắn tuyệt đối mà bài toán không giải được, lúc đó ta cần phải kể đến biến dạng của vật. Bài toán này sẽ được nghiên cứu trong giáo trình sức bền vật liệu. Để đơn giản, từ nay về sau trong giáo trình này chúng ta coi vật rắn là vật rắn tuyệt đối. Đó là đối tượng để chúng ta nghiên cứu trong giáo trình này.2 Lực Từ trong đời sống hằng ngày, ta nhận thấy rằng: Nguyên nhân gây ra sự biến đổi của trạng thái chuyển động cơ học, tức sự rời chỗ của các vật thể trong đó cân bằng chỉ là trường hợp riêng, chính là tác dụng tương hỗ giữa các vật thể.
Tác dụng tương hỗ giữa các vật mà kết quả của nó gây ra các biến dạng hoặc sự thay đổi vận tốc của chúng được gọi là những tác dụng tương hỗ cơ học. Tác dụng tương hỗ cơ học được gọi là lực. 11 Như vậy lực là đại lượng đặc trưng cho tác dụng tương hỗ cơ học của vật này đối với vật khác mà kết quả làm thay đổi chuyển động hoặc biến dạng của các vật. Qua thực nghiệm, tác dụng lực lên vật được xác định bởi ba yếu tố : - Điểm đặt lực - Phương, chiều của lực - Cường độ hay trị số của lực.
Đơn vị đo cường độ của lực trong hệ SI là Newton (kí hiệu N) Vì vậy, người ta biểu diễn lực bằng vectơ. Ví dụ: Lực ⃗ biểu diễn bằng vectơ AB (hình 1. Phương chiều của vectơ ⃗ biểu diễn phương chiều của lực ⃗ , độ dài của vectơ ⃗ theo tỉ lệ đã chọn biểu diễn trị số của lực, gốc vectơ biểu diễn điểm đặt của lực, giá của vectơ biểu diễn phương tác dụng của lực. 2 Biểu diễn vecto lực 1.3 Trạng thái cân bằng của vật Một vật rắn ở trạng thái cân bằng là vật đó nằm yên hay chuyển động đều đối với vật khác “làm mốc”.
Để thuận tiện cho việc nghiên cứu người ta gắn lên vật chuẩn “làm mốc” một hệ trục toạ độ nào đó mà cùng với nó tạo thành hệ quy chiếu. Ví dụ như hệ trục toạ độ vuông góc Decac Oxyz. Trong tĩnh học, ta xem vật cân bằng là vật nằm yên so với trái đất.4 Một số định nghĩa - Hệ lực : Hệ lực là tập hợp nhiều lực cùng tác dụng lên vật rắn. Một hệ lực được kí hiệu ( ⃗, ⃗, ⃗, … .