1.1. Основные положения механики
Механика изучает движение и взаимодействие тел и ме­ханизмов. Ее образуют два раздела: кинематика, объясняю­щая движение в отрыве от вызывающих его причин, и дина­мика, объясняющая законы и причины движения.
Кинематикой рассматривается три вида движения: пря­молинейное, вращательное и земного тяготения (пример действия земного тяготения — движение снарядов).
Любое движение характеризуют три параметра: скорость (путь за единицу времени), длина пути и время движения.

Прямолинейное движение с неизменной скоростью на­зывают равномерным, с разной скоростью на разных участ­ках пути — переменным; с равномерно нарастающей или убывающей скоростью — равнопеременным.

Скорость (V), время (t), путь (s) в равномерном прямоли­нейном движении связывает простая зависимость;
Скорость характеризуют величиной и направлением, а изо­бражают направленным отрезком, вектором

В переменном движении различают скорость в момент времени (мгновенную) и среднюю (на участке пути за отре­зок времени). Изменение скорости переменного движения за 1 секунду называют ускорением (а). Скорость, путь и ускорение связаны законом равнопеременного движения:
VT=V0 + at,
где V0 — скорость до изменения;
VT — скорость после изменения.
Вращательное движение (относительно оси вращения) также может быть равномерным и переменным.
Главная характеристика равномерного вращения — угло­вая скорость (?) — угол поворота (?) в единицу времени (t):
? = ?/t
или число оборотов в минуту (и):
Угловую скорость в момент времени (мгновение) обра­зуют две составляющие, линейная и радиальная. Вектор ли­нейной скорости направлен по касательной к траектории вращения, а радиальной — по радиусу либо к оси вращения, либо от неё (рис. 1).

Линейная скорость V зависит от угловой ? и расстояния от тела до оси вращения R:

Динамика изучает причины, вызывающие движение или изменение формы тел, деформацию. Этими причинами яв­ляется взаимодействие тел, которое называют силами. Силы также характеризуются величиной и направлением, а изо­бражаются отрезком прямой линии, вектором (рис. 2). Раз­личают силы: тяжести (массы) и давления (г, кг, т); движе­ния (ньютон-сила), изменяющая скорость тела массой 1 кг на 1 м за 1 сек.


Масса тела определяет его инертность, степень сохранения состояние покоя или неизменной скорости.

Состояние покоя и равновесия тел, механизмов и машин обеспечивают силы противодействия материалов и кон­струкций. Силы действия и противодействия направлены в разные стороны по одной прямой и равны по величине:

Fd = - Fn (третий закон Ньютона).

При вращении, действие силы на тело зависит не только от величины силы, но и от расстояния до оси вращения точ­ки приложения силы (R). Это расстояние называют плечом.

Произведение, FR, называют моментом силы вращения (М). Больше момент — больше действие силы на тело (рис. 3).
Сила, вызывающая вращение тела, как и угловая скорость, имеет линейную и радиальную составляющие. Радиальная либо прижимает, либо отталкивает тело от оси вращения. Силу называют центростремительной (Fцс). Её величина зависит от скорости вращения (V, W), массы тела (m) и расстояния от оси до тела (R):
Центростремительная сила может опрокинуть погрузчик при поворотах, если не соблюдать нормативы скорости и ра­диуса поворота; вызывает вибрацию и увеличивает износ механизмов вращения при нарушении осевой симметрии.

 Перемещение одного тела по поверхности другого сопровождается сила трением скольжения, если тело скользит по поверхности другого; качения — если катится.


Коэффициент трения зависит от твёрдости материалов и чистоты обработки их поверхности. Его определяют опытным путём и заносят в справочные таблицы. Например, kтр  подшип­ника скольжения — 0,02, металла по сухому дубу — 0,6.

Трение сопровождается износом поверхности деталей и изменением их размеров из-за нагревания. Чтобы умень­шить трение, выбирают материалы с достаточной твёрдо­стью, чисто обрабатывают поверхности деталей, применяют смазку, трение скольжения заменяют трением качения.

Во время работы на детали машин действуют силы, вы­зывающие изменения формы тел: изгиб, растяжение, сжа­тие, скручивание. Чтобы сопротивляться деформации и обеспечить запас прочности, детали должны иметь доста­точную механическую прочность.

Перемещая, вращая или деформируя детали, силы со­вершают работу, а механизмы, создающие силы, расходуют энергию. Энергия и работа равны, а их величина пропорци­ональна работающей силе и длине перемещения:
а при вращении — моменту силы и углу поворота:
Энергию движения называют кинетической, энергию по­ложения — потенциальной. Полная энергия равна их сумме.
Энергию, израсходованную за секунду, называют мощно­стью N:
Она характеризует работоспособность машины.
Часть работы в механизмах и машинах совершается бес­полезно и тратится на преодоление трения, скольжения, на нагревание. Поэтому работу машин и механизмов оценива­ют коэффициентом полезного действия, КПД (отношение полезной работы к полной (с учетом потерь на трение, на­гревание и т.п.) в %).
Важное значение имеет сохранение устойчивости меха­низмов. Она обеспечивается, если точка приложения силы тяжести совпадает с точкой приложения внешней силы.
Несовпадение центров приложения сил приводит к опрокидыванию конструкции (рис. 4).

Устойчивое положение
 
Опрокидывание
 