Учебно-методические рекомендации. Проблемную ситуацию можно рассматривать при изложении системы произвольно направленных сил, т.е

Проблемную ситуацию можно рассматривать при изложении системы произвольно направленных сил, т.е. в данном случае линии действия сил, действующих на твердое тело ориентированы произвольно. Следовательно эти силы невозможно складывать непосредственно. Их нужно предварительно заменить эквивалентной системой. Здесь обучающимся студентам уместно задавать вопрос: как одну силу, приложенную к твердому телу в данной точке можно переносить параллельно самой себе в любую другую точку? Вопрос не простой, тем более, что объем знаний по статике у них пока недостаточен. Конечно, преподавателю здесь надо оказать помощь обучающимися по решению этого важного вопроса и активизировать их мышление для выяснения правильного ответа. Например, надо дать студентам вспомнить вторую аксиому, действие силы не изменится, если в любой другой точке тела приложить две равные и противоположно направленные силы и по модулю равные силе . Тогда они сами могут прийти к следующей существующей лемме: силу, приложенную к твердому телу в данной точке, можно переносить в любую другую точку, добавляя присоединенную пару. Момент присоединенной пары равен моменту данной силы относительно центра приведения..

Теперь студентам необходимо задать вопрос: что же получается, если приведем к выбранному центру все силы заданной системы? Тогда они убедятся, что данную систему сил можно заменить пучком сходящихся сил и совокупностью присоединенных пар. У них уже достаточно знаний, что пучок сходящихся сил заменяется данной силой, называемой главным вектором системы сил, а совокупность присоединенных пар заменяется одной результирующей парой, называемой главным моментом заданной системы сил. Причем главный вектор есть вектор равнодействующей пучка сходящихся сил, полученного после переноса всех сил, действующих на твердое тело в центр приведения. Здесь возникают ряд вопросов: разве этот пучок изменяется при переходе от одного центра приведения к другому? Какие имеются возможные частные случаи при приведении заданной системы сил к выбранному центру? Как выглядит условия равновесия для произвольной пространственной и плоской системы сил? Такими или аналогичными вопросами надо активизировать мышление обучающихся и с их помощью найти правильный ответ.

После определения равновесия произвольной пространственной системы сил, приложенных на твердое тело можно ставить такие вопросы: как объясняется физический смысл каждого уравнения равновесия? Можно ли считать, что при =0 и =0, главный момент будет равен нулю для любого другого центра? Существует ли статические инварианты для произвольной системы сил? Эти вопросы не простые и при ответе на них студентам надо хорошо подумать, причем в сравнительно короткое время.

В целом материал настоящей лекции несет в себе много информации, насыщен формулами и рисунками, поэтому необходимо применение технических средств обучения и контроля. Ряд рисунков обладает определенной сложностью и требует значительного времени для вычерчивания их на доске. К таким относятся приведение силы к заданному центру; приведение системе сил, приложенных к твердому телу к главному вектору и моменту системы сил; определение частных случаев при приведении заданной системы сил к выбранному центру. Эти рисунки следует изображать с помощью кодоскопа, что позволит преподавателю уделить больше внимания объяснению учебного материала. Некоторые вопросы этой лекции представляют определенную трудность для обучающихся, поэтому можно воспользоваться одним из устройств программированного контроля и проверить усвоение обучающихся материалом данной лекции. Можно рекомендовать следующие внутрипредметные и межпредметные связи: излагая проекции главного вектора и момента на декартовые оси координат, полезно сделать небольшой экскурс в курс математики: остановиться на проекции заданной вектора на оси координат, на скалярное и векторные произведения двух заданных векторов. Следует подробно рассмотреть на применение условие равновесия к конкретной инженерной задаче.

При изложении материала лекции следует обратить внимание обучающихся на важное профессиональное значение изучаемых материалов. Действительно, с одной стороны любую произвольно направленную систему сил, действующих на твердое тело приводим к простейшей системе сил. С другой стороны находим условия равновесия системы сил, т.е. условия относительного покоя самого тела. Тем самым находим расчетные формулы для вычисления тех или искомых неизвестных. В частности, связанных с определением сил реакции. Следует отметить, что статика прямо связана с вопросами расчета сооружений, восстановление и реконструкция которых стоят очень дорого и сопряжены с большими трудностями.