CHƯƠNG 1 1. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN CÁC KHÁI NIỆM a. Lực - Trong thực tế các vật thể luôn luôn tác dụng tương hỗ lẫn nhau. Ví dụ: lực tương tác giữa trái đất và mặt trăng, một vật đặt trên bàn tác dụng lên bàn 1 sức ép ngược lại mặt bàn cũng đặt lên vật một lực giữ cho vật khỏi rơi, chính những tác dụng tương hỗ giữa các vật đó gọi là lực và ta có định nghĩa sau: “Lực là đại lượng đặc trưng cho tác dụng tương hỗ giữa các vật mà kết quả là gây nên sự thay đổi trạng thái động học của các vật đó.” - Các yếu tố xác định lực: Một lực được đặc trưng bởi 3 yếu tố đó là: Điểm đặt, phương chiều và độ lớn.
▪ Điểm đặt của lực: là điểm trên vật mà tại đó lực tác dụng vào vật. ▪ Phương chiều của lực: Một lực tác dụng vào vật bao giờ cũng có phương chiều nhất định. ▪ Độ lớn (cường độ) của lực: Các lực có độ mạnh yếu khác nhau, để biểu thị độ mạnh yếu đó người ta dùng đại lượng gọi là cường độ của lực. Đơn vị của lực: trong hệ SI, lực được đo bằng đơn vị Niutơn ký hiệu là N; kilogam lực ký hiệu là KG.
1KG = 9,81N; 1N = 1kgm/s2 Lực được đặc trưng bởi các yếu tố điểm đặt, phương chiều và độ lớn do vậy lực được biểu diễn bằng một vec tơ lực có điểm đặt và phương chiều là điểm đặt và phương chiều của lực, có độ dài tỷ lệ với cường độ lực. Đường thẳng mang vec tơ lực gọi là đường tác dụng của lực. Ví dụ một lực 𝐹⃗ tác dụng vào vật Trang 16 b. Vật rắn tuyệt đối Là vật thể mà khoảng cách giữa 2 điểm bất kỳ thuộc vật không thay đổi dưới tác dụng của lực.
Nói một cách khác nó không biến dạng dưới tác dụng của lực Trong thực tế, vật dưới tác dụng của lực cụ thể có độ biến dạng rất nhỏ so với kích thước của nó được coi gần đúng là vật rắn tuyệt đối Trong tĩnh học chỉ xét vật rắn tuyệt đối, còn vật biến dạng là đối tượng nghiên cứu của môn Sức bền vật liệu. Trạng thái cân bằng Vật rắn ở trạng thái cân bằng nếu nó đứng yên hoặc chuyển động tịnh tiến thẳng đều so với một vật được chọn làm mốc (chuẩn) mà ta gọi là hệ qui chiếu. Trong tĩnh học ta xét sự cân bằng của vật đối với hệ qui chiếu được biểu thị bằng hệ trục tọa độ gắn với trái đất gọi là hệ qui chiếu quán tính. HỆ TIÊN ĐỀ TĨNH HỌC TIÊN ĐỀ 1 (TIÊN ĐỀ CÂN BẰNG) Điều kiện cần và đủ để hai lực tác dụng lên vật rắn tuyệt đối được cân bằng là chúng phải có cùng đường tác dụng, cùng cường độ nhưng ngược chiều nhau.
Cặp lực cân bằng TIÊN ĐỀ 2 (TIÊN DỀ BIẾN ĐỔI TƯƠNG ĐƯƠNG) Tác dụng của hệ lực không thay đổi khi ta thêm hoặc bớt đi một hệ lực cân bằng. *HỆ QUẢ TIÊN ĐỀ 2 Tác dụng của lực lên 1 vật không thay đổi khi ta trượt lực đó trên đường tác dụng của nó. - Thật vậy: Với lực ban đầu tác dụng vào vật tại điểm A, ký hiệu là FA. Theo tiên đề 2 ta thêm vào tại diểm B bất kỳ trên đường tác dụng 2 lực trực đối FB và FB¢ ( sao cho ( FA = FB ).
Hệ trở thành: FA , FB , FB' ) Vận dụng tiên đề 1 thì: có thể bỏ đi. Vậy từ lực FA ban đầu, nay thành lực FB hay nói một cách khác: lực là vec tơ trượt. A FA F’ B FB Hình 1. Chứng minh hệ quả tiên đề 2 Trang 17 TIÊN ĐỀ 3 (TIÊN ĐỀ HỢP LỰC) Hệ 2 lực đặt tại 1 điểm, tương đương với 1 lực đặt tại điểm đó có trị số, phương, chiều biểu diễn bởi đường chéo của hình bình hành với 2 cạnh là 2 lực đã cho.
F1 R O F1 + F2 = R F2 TIÊN ĐỀ 4 (TIÊN HìnhDỀ TÁC1. Tổng DỤNG hợp lực từ 2 HỖ) TƯƠNG lực Ứng với 1 lực tác dụng bất kỳ bao giờ cũngF1có thành phần: , F2 1 phản lực bằng và ngược chiều với nó. Nói một cách khác nếu vật này tác dụng lên vật kia một lực thì ngược lại nó cũng bị vật kia tác dụng lại một phản lực có cùng đường tác dụng, cùng cường độ nhưng ngược chiều và đặt lên vật gây tác động. Tiên đề 4 Chú ý: Lực tác dụng và phản lực không phải là 2 lực cân bằng vì chúng luôn đặt vào 2 vật khác nhau.
LIÊN KẾT VÀ PHẢN LỰC LIÊN KẾT KHÁI NIỆM LIÊN KẾT - Vật thể được gọi là tự do khi nó có thể chuyển động tuỳ ý theo mọi phương trong không gian mà không bị cản trở. Vật mà dịch chuyển của nó trong không gian bị các vật khác có liên quan tiếp xúc hoặc khống chế gọi là vật không tự do, tất cả các các đối tượng có tác dụng khống chế dịch chuyển của vật khảo sát trong không gian được gọi là liên kết. Ví dụ: Vật đặt trên mặt bàn, cánh cửa treo trên bản lề. Liên kết trong trường hợp này là “mặt bàn” không cho phép vật di chuyển theo phương thẳng đứng hướng xuống dưới, “ bản lề” không cho phép cánh cửa rời khỏi khung.
PHẢN LỰC LIÊN KẾT - Sở dĩ có sự cản trở chuyển động là do tại các mối liên kết, vật gây liên kết (như là mặt bàn, khung bản lề) đã tác dụng lên vật khảo sát 1 lực làm hạn chế xu hướng chuyển động của vật, lực đó gọi là phản lực liên kết. - Phản lực liên kết có các tính chất sau: + Luôn đặt vào vật khảo sát tại chỗ tiếp xúc giữa 2 vật. + Cùng phương, ngược chiều với chiều xu hướng chuyển động bị cản trở. + Độ lớn phụ thuộc vào lực tác động Trang 18 CÁC LOẠI LIÊN KẾT THƯỜNG GẶP a.
Liên kết tựa N NA NB P Hình 1.6 - Ký hiệu: N - Điểm đặt: đặt vào vật khảo sát, tại vị trí tiếp xúc giữa 2 vật - Phương: vuông góc với mặt tiếp xúc chung - Chiều: ngược với xu hướng chuyển động bị cản trở - Trị số: chưa xác định A B b. Liên kết dây mềm - Ký hiệu : T T - Điểm đặt : tại điểm buộc vào vật TA TB - Phương : theo phương của dây - Chiều : ngược với xu hướng chuyển động bị cản trở - Trị số : chưa xác định P P Hình 1. Liên kết dây mềm c. Liên kết thanh SA SB SB SA C A - Ký hiệu: S A B - Điểm đặt: tại liên kết - Phương: nằm trên đường nối tâm của 2 đầu thanh - Chiều: ngược với xu hướng chuyển động bị cản trở - Trị số: chưa xác định P B Hình 1.
Liên kết thanh d. Liên kết bản lề Liên kết là khớp bản lề: Trang 19 - Khớp bản lề di động: chỉ hạn chế chuyển động của vật khảo sát theo chiều vuông góc với mặt phẳng trượt do đó phản lực liên kết có phương vuông góc với mặt trượt R Y Y Y X Gối đỡ bản lề di động Gối đỡ bản lề cố định Hình 1. Liên kết gối đỡ bản lề di động và cố định - Khớp bản lề di động có phản lực liên kết: + Ký hiệu: Y + Điểm đặt: Tại tâm bản lề + Phương: Vuông góc với mặt tựa + Chiều: Ngược với xu hướng chuyển động bị cản trở + Trị số: Chưa xác định - Khớp bản lề cố định: chỉ cho phép vật khảo sát quay quanh trục của bản lề và hạn chế các chuyển động vuông góc với trục quay của bản lề. - Khớp bản lề cố định có phản lực liên kết: + Ký hiệu: R + Điểm đặt: Tại tâm bản lề + Phương, chiều, trị số chưa biết + Để tiện cho việc tính toán ta phân R thành 2 thành phần vuông góc với nhau là X và Y ❖ Liên kết bản lề trụ: vật di chuyển theo phương vuông góc với bản lề trục bản lề đều bị ngăn cản nên phản lực R A có phương vuông góc với trục bản lề ➢Liên kết bản lề cầu: Phản lực R có phương bất kỳ và qua tâm O của bản lề vì chuyển động của vật theo hướng nào cũng bị ngăn cản.
Liên kết bản lề trụ và bản lề cầu Liên kết bản lề trụ Liên kết bản lề cầu e. Liên kết ngàm : Vật gây liên kết giữ chặt vật liên kết không cho thực hiện bất cứ chuyển động nào Trang 20 Hình 1. Liên kết ngàm ❖ TÓM TẮT CHƯƠNG 1: 1.Các khái niệm cơ bản, các định nghĩa 1.Hệ tiên đề tĩnh học 1.Liên kết và phản lực liên kết ❖ CÂU HỎI VÀ TÌNH HUỐNG THẢO LUẬN CHƯƠNG 1: 1. Nêu khái niệm về lực và trang thái cân bằng? 2.
Hãy phát biểu nội dung tiên đề 2 về biến đổi tương đương? 3. Nêu các loại lực liên kết cơ bản? Trang 21 HỆ LỰC PHẲNG ĐỒNG QUY ❖ GIỚI THIỆU CHƯƠNG 2 Chương 2 giới thiệu về hệ lực phẳng đồng quy. ❖ MỤC TIÊU CHƯƠNG 2 Sau khi học xong chương này, người học có khả năng: ➢ Về kiến thức: - Trình bày được các khái niệm về hệ lực phẳng đồng quy ➢ Về kỹ năng: Vận dụng các công thức đã học để giải các bài toán về hệ lực phẳng đồng quy - bằng phương pháp hình học và phương pháp giải tích ➢ Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: - Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác, trung thực của sinh viên. - Có ý thức tự giác, có tính kỷ luật cao, có tinh thần tập thể, có tránh nhiệm với công việc.
❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP CHƯƠNG 2 - Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, làm mẫu, hướng dẫn thường xuyên, theo dõi, rút kinh nghiệm cho người học); yêu cầu người học thực hiện theo giáo viên hướng dẫn (cá nhân hoặc nhóm). - Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (chương 2) trước buổi học; theo dõi giáo viên làm mẫu, làm theo, rút kinh nghiệm đề thực tập lần sau đạt được kỹ năng tay nghề theo yêu cầu kỹ thuật chương 2 đúng thời gian quy định. ❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG 2 - Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng học lý thuyết cơ bản - Trang thiết bị máy móc: Projetor, máy vi tính, bảng, phấn. - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phiếu học tập.