Statika (FSI-3ST)

Akademický rok 2023/2024
Garant: doc. Ing. Vladimír Fuis, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚMTMB všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem předmětu Statika je formulace a zavedení základních pojmů, formulace výpočtových modelů, teorií a algoritmů potřebných pro řešení statických problémů. Získané základní poznatky jsou nezbytné pro navazující kurzy mechaniky těles - Pružnost a pevnost a Dynamiku. Znalost řešení statických problémů je důležitá pro následný pružnostně - pevnostní návrh strojních součástí a konstrukcí.
Výstupy studia a kompetence:
Studenti si osvojí základní pojmy mechaniky těles, popis a klasifikaci silových soustav, určení jejich charakteristických veličin a možností ekvivalentní náhrady silového působení. Získají znalosti o výpočtových modelech styku těles bez i s uvážením pasivních odporů, analýze kinematické a statické kvality uložení těles a jejich soustav, uvolnění těles a řešení jejich statické rovnováhy. Naučí se základní grafické metody řešení a určování výsledných vnitřních účinků v prutech.
Prerekvizity:
Řešení soustav rovnic (lineárních, nelineárních), vektorový počet, základy maticového počtu, integrální počet. Znalost práce se softwarem Maple.
Obsah předmětu (anotace):
Vymezení mechaniky těles a předmětu Statika, návaznost na ostatní předměty. Modelová a teoretická stránka mechaniky a vymezení základních pojmů. Soustavy silového působení, síla, moment síly k bodu a k ose. Klasifikace silových soustav a jejich charakteristické veličiny. Problém statické ekvivalence silových soustav a statické rovnováhy těles, základní úlohy statiky. Těžiště těles a metody jeho určení. Geometrie a charakteristiky styku těles, výpočtové modely styku. Uložení tělesa, algoritmus řešení statické rovnováhy vázaného tělesa. Soustavy vázaných těles a jejich statické řešení. Základní grafické konstrukce. Prutové soustavy a jejich statické řešení. Pasivní odpory - jejich analýza a výpočtové modely, uvolnění základních stykových vazeb při aktuálních pohybových stavech. Řešení statické rovnováhy pohyblivě uloženého tělesa a soustavy těles s uvážením pasivních odporů. Řešení výsledných vnitřních účinků v přímých prutech integrálním a diferenciálním přístupem.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.
Způsob a kritéria hodnocení:
Podmínky k udělení zápočtu:
Aktivní účast na cvičeních, získání minimálně 10 bodů ve třech kontrolních testech průběžných znalostí. Bodový zisk z průběžných testů (max. 20 bodů) je součástí výsledné klasifikace předmětu.

Zkouška:
Zkouška je rozdělena na dvě části. Náplní první části je průřezový písemný test, ze kterého je možno získat max. 40 bodů. Postup do druhé části zkoušky je podmíněn ziskem alespoň 20 bodů. V případě nesplnění této podmínky je zkouška hodnocena známkou "F". Náplní druhé části je písemné řešení typických úloh z profilujících oblastí předmětu, ze které je možno získat max. 40 bodů. Konkrétní podobu zkoušky, typy, počet příkladů či otázek a podrobnosti hodnocení sdělí přednášející v průběhu semestru.

Výsledné hodnocení je dáno součtem bodového zisku ze cvičení a u zkoušky. K úspěšnému zakončení předmětu je nutno získat alespoň 50 bodů.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Účast na cvičení je povinná. Vedoucí cvičení provádějí průběžnou kontrolu přítomnosti studentů, jejich aktivity a základních znalostí. Neomluvená neúčast je důvodem k neudělení zápočtu.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 2 hod. nepovinná                  
    Cvičení  6 × 2 hod. povinná                  
    Cvičení s počítačovou podporou  7 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Vymezení mechaniky, základní pojmy, síla, moment síly k bodu a k ose.
2. Silové soustavy, jejich klasifikace a charakteristické veličiny.
3. Těžiště těles a metody jeho určení.
4. Ekvivalence silových soustav a statická rovnováha tělesa.
5. Základní úlohy statiky.
6. Geometrie a charakteristiky styku těles, výpočtové modely styku.
7. Algoritmus řešení statické rovnováhy tělesa, uložení tělesa.
8. Základní grafické konstrukce.
9. Soustavy těles a jejich statické řešení početně a graficky.
10. Prutové soustavy, obecná a postupná metoda styčníková.
11. Vazby s pasivním účinkem - jejich analýza a výpočtové modely, uvolnění vazeb.
12. Vazby s pasivním účinkem - řešení statické rovnováhy těles a soustav za pohybu.
13. Výsledné vnitřní účinky v prutech - integrální a diferenciální přístup.
    Cvičení Moment síly a silové dvojice k bodu a k ose.
Silová a momentová výslednice silové soustavy.
Náhrada silové soustavy jednou silou, výslednice rozloženého silového působení.
Určování těžiště homogenních a složených těles.
Uvolňování základních stykových vazeb, uložení tělesa.
Řešení statické rovnováhy vázaného tělesa.
Statická rovnováha pohyblivě uloženého tělesa, rovnovážná poloha.
Klasifikace soustav těles, jejich pohyblivost a uvolňování.
Početní a grafické řešení statické rovnováhy soustav těles.
Početní a grafické řešení statické rovnováhy prutových soustav.
Statická rovnováha vázaného tělesa s uvážením pasivních odporů.
Statická rovnováha soustav těles s uvážením pasivních odporů.
Výsledné vnitřní účinky v prutech - integrální a diferenciální přístup.
    Cvičení s počítačovou podporou Moment síly a silové dvojice k bodu a k ose.
Silová a momentová výslednice silové soustavy.
Náhrada silové soustavy jednou silou, výslednice rozloženého silového působení.
Určování těžiště homogenních a složených těles.
Uvolňování základních stykových vazeb, uložení tělesa.
Řešení statické rovnováhy vázaného tělesa.
Statická rovnováha pohyblivě uloženého tělesa, rovnovážná poloha.
Klasifikace soustav těles, jejich pohyblivost a uvolňování.
Početní a grafické řešení statické rovnováhy soustav těles.
Početní a grafické řešení statické rovnováhy prutových soustav.
Statická rovnováha vázaného tělesa s uvážením pasivních odporů.
Statická rovnováha soustav těles s uvážením pasivních odporů.
Výsledné vnitřní účinky v prutech - integrální a diferenciální přístup.
Literatura - základní:
1. Florian, Z., Ondráček, E., Přikryl, K.: Mechanika těles - statika, 1995
2. Florian, Z., Suchánek, M.: Mechanika těles - úlohy ze statiky, 1997
3. Hibbeler, R. C.: Engineering Mechanics - Statics and Dynamics, 15th ed., 2022
4. Beer, F. P. et al.: Vector Mechanics for Engineers, Statics and Dynamics, 12th ed., 2018
5. Potter, M. C. et al.: Schaum's Outline of Engineering Mechanics: Statics, 7th ed. (Schaum's Outlines), 2021
6. Islam, M. R., Al Faruque, M. A., Zoghi, B. & Kalevela, S. A. Engineering Statics (1st ed.). CRC Press, 2020 https://doi.org/10.1201/9781003098157
7. Schmerr Jr., L. W. Engineering Statics with MATLAB® (1st ed.), Chapman and Hall/CRC, 2024 https://doi.org/10.1201/9781003372592
8. Budynas, R. G. a Nisbett, J. K. Shigleyho konstruování strojních součástí. 2. vyd. Editor Martin Hartl, Miloš Vlk, VUTIUM, 2023
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
B-VTE-P prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 5 Povinný 1 1 Z
B-ZSI-P prezenční studium STI Základy strojního inženýrství -- zá,zk 5 Povinný 1 2 Z
B-ZSI-P prezenční studium MTI Materiálové inženýrství -- zá,zk 5 Povinný 1 2 Z
B-FIN-P prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 5 Povinně volitelný 1 2 Z
B-MAI-P prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 5 Povinný 1 2 Z
B-MET-P prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 5 Povinný 1 2 Z