Μαθήματα

Στατική

Γενικά

Περιεχόμενα μαθήματος

• Βασικές έννοιες και αρχές: αρχές της μηχανικής, μονάδες μέτρησης, είδη φορτίων, είδη φορέων.
• Σύνθεση και ανάλυση συστημάτων δυνάμεων και ροπών: συνεπίπεδες δυνάμεις, συστήματα δυνάμεων στο χώρο, ροπή δύναμης ως προς σημείο, ροπή δύναμης ως προς άξονα, ροπή ζεύγους δυνάμεων.
• Στατική του υλικού σημείου: συνθήκες ισορροπίας του υλικού σημείου, διάγραμμα ελεύθερου σώματος.
• Κατανεμημένες δυνάμεις: κέντρο επιφάνειας, κέντρο μάζας σύνθετου σώματος, επιφανειακές δυνάμεις.
• Στατική του στερεού σώματος: συνθήκες ισορροπίας του στερεού σώματος, στήριξη στερεού σώματος, ειδικές περιπτώσεις ισορροπίας του στερεού, ισοστατικά και υπερστατικά συστήματα.
• Απλοί φορείς: ράβδοι, δοκοί, καλώδια.
• Σύνθετοι φορείς: δικτυώματα, μέθοδος των κόμβων, μέθοδος των τομών, πλαίσια.
• Εσωτερικές δυνάμεις δοκών: φορτία διατομής, διαγράμματα Ν-Q-M, σχέσεις μεταξύ εξωτερικών και εσωτερικών φορτίων.
• Τριβή: Νομοί της ξηρής τριβής, συντελεστής τριβής, γωνία τριβής, εφαρμογές σε μηχανικά συστήματα, σφήνες, κοχλίες, ιμάντες, πέδες, συμπλέκτες, δισκόφρενα, τριβείς αξόνων, τριβή κύλισης τροχού.
Εργαστηριακές εφαρμογές: Αντιδράσεις στήριξης στερεών σωμάτων, Ροπή δύναμης ως προς άξονα, Ροπή ανατροπής στερεών σωμάτων, Προσδιορισμός της θέσης του κέντρου μάζας στερεών σωμάτων, Συντελεστές στατικής και κινητικής τριβής, Συντελεστής αντίστασης κύλισης τροχού οχήματος, Ισορροπία στερεών σωμάτων σε κεκλιμένο επίπεδο, Προσδιορισμός της θέσης κέντρου μάζας οχήματος.

Μαθησιακοί Στόχοι

Γνώσεις – Δεξιότητες
Το μάθημα αποσκοπεί στην κατανόηση των βασικών αρχών της Μηχανικής και στην εφαρμογή τους στην επίλυση πρακτικών προβλημάτων. Στα πλαίσια του μαθήματος, δίνεται έμφαση στην επίλυση προβλημάτων στατικής ισορροπίας των απαραμόρφωτων σωμάτων κάτω από την επίδραση εξωτερικών φορτίων. Παράλληλα, με τη διεξαγωγή εργαστηριακών ασκήσεων σε πρακτικές εφαρμογές, επιδιώκεται η πειραματική προσέγγιση των αρχών της μηχανικής, η εξοικείωση των φοιτητών με την στατική μελέτη στερεών σωμάτων και η ανάπτυξη της κριτικής επιστημονικής σκέψης.
Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής / η φοιτήτρια θα είναι σε θέση να:
• Αναλύει και συνθέτει συστήματα δυνάμεων και ροπών στο επίπεδο και στο χώρο.
• Κατανοεί τα είδη στηρίξεων κατασκευών.
• Σχεδιάζει πλήρη διαγράμματα ελεύθερου σώματος ενός σύνθετου φορέα, να διατυπώνει και να επιλύει τις εξισώσεις ισορροπίας του για τον υπολογισμό των αντιδράσεων στήριξης.
• Κατανοεί την διάκριση των ισοστατικών, υπερστατικών φορέων και μηχανισμών.
• Προσδιορίζει τη θέση του κέντρου βάρους απλών και σύνθετων στερεών σωμάτων.
• Υπολογίζει τις εσωτερικές αξονικές δυνάμεις των ράβδων ενός ισοστατικού δικτυώματος.
• Υπολογίζει τα φορτία διατομής δοκών και σύνθετων φορέων και να απεικονίζει γραφικά τα διαγράμματα τους.
• Διακρίνει μεταξύ στατικής και κινητικής τριβής και να επιλύει απλών προβλημάτων τριβής σε μηχανολογικές εφαρμογές.

Γενικές Ικανότητες

Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση των απαραίτητων τεχνολογιών, Λήψη αποφάσεων,
Αυτόνομη εργασία, Ομαδική Εργασία, Άσκηση κριτικής και αυτοκριτικής, Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης.

Μέθοδοι Διδασκαλίας

Πρόσωπο με πρόσωπο στην αίθουσα διδασκαλίας και στο εργαστήριο. Οι διαλέξεις του μαθήματος υποστηρίζονται από διαφάνειες παρουσίασης του συνόλου της εκπαιδευτικής ύλης και από πειραματικές διατάξεις, ενώ ο λευκός πίνακας χρησιμοποιείται:
α) για την εμβάθυνση επιλεγμένων θεματικών ενοτήτων,
β) για την προαγωγή της ενεργούς συμμετοχής των φοιτητών στη βήμα-προς-βήμα επίλυση προβλημάτων.

Αξιολόγηση Φοιτητών

• Οι φοιτητές αξιολογούνται με γραπτή τελική εξέταση (ΓΕ) που θα περιλαμβάνει επίλυση προβλημάτων και ερωτήσεις σύντομης απάντησης με συνδυασμό γνώσεων της θεωρίας, υπολογισμούς και κριτική αξιολόγηση (100%).
• Οι φοιτητές που συμμετέχουν στο προαιρετικό εργαστηριακό μέρος του μαθήματος αξιολογούνται με δύο τρόπους:
– Γραπτή τελική εξέταση (ΓΕ) (80%).
– Ομαδικές εργασίες (ΟΕ) περιγραφής των πειραματικών διαδικασιών, καταγραφής και αξιολόγησης των πειραματικών αποτελεσμάτων των εργαστηριακών ασκήσεων (20%). Οι ομαδικές εργασίες ανατίθενται και εκτελούνται σε προκαθορισμένο χρονικό πλαίσιο, με συγκεκριμένες προδιαγραφές και κριτήρια αξιολόγησης που καθορίζονται στην αρχή του εξαμήνου.
Για την απονομή των πιστωτικών μονάδων πρέπει τόσο ο συνολικός βαθμός του μαθήματος όσο και ο ανεξάρτητος βαθμός σε κάθε μια από τις μεθόδους αξιολόγησης να είναι τουλάχιστον πέντε (5).
Τα κριτήρια αξιολόγησης είναι προσβάσιμα στους φοιτητές από την ηλεκτρονική σελίδα του μαθήματος.

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

Συγγράμματα μέσω του συστήματος ΕΥΔΟΞΟΣ
• Βουθούνης Παναγιώτης, Στατική, Εκδότης Βουθούης Ανδρομάχη, 2017.
• Beer Ferdinand P., Johnston Russell E., Mazurek F. David, Στατική, Εκδόσεις Τζιόλα, 2017.
Συμπληρωματική προτεινόμενη βιβλιογραφία
• R. C. Hibbeler, Engineering Mechanics: Statics, Pearson Prentice Hall, 2016.
• J.L. Meriam, L.G. Kraige, Engineering Mechanics: Statics, John Wiley and Sons, Inc., 2006.
• S. Timoshenko & D. H. Young, Engineering Mechanics, McGraw-Hill, 1956.