9/30/2018
1
NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ
(AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING)
Chương 3. Các vấn đề kỹ thuật và phương thức trao đổi thông tin
3.1. Tổng quan
3.2. Tiếp cận chung để giải quyết một vấn đề kỹ thuật
3.3. Các hệ thống đơn vị đo và chuyển đổi
3.3.1. Đơn vị đo cơ sở
3.3.2. Hệ thống đơn vị đo quốc tế
3.3.3. Hệ thống đơn vị đo của Mỹ
3.3.4. Chuyển đổi các hệ thống đơn vị đo
3.4. Các chữ số có nghĩa
3.5. Sự thống nhất kích thước
3.6. Kỹ thuật ước lượng
3.7. Phương thức trao đổi thông tin trong kỹ thuật
3.7.1. Trao đổi bằng văn bản
3.7.2. Trao đổi bằng đồ họa
3.7.3. Trình bày vấn đề kỹ thuật
NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ
(AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING)
3.1. Tổng quan
- Giới thiệu các bước cơ bản người KS phải thực hiện khi giải quyết các vấn đề
kỹ thuật và thực hiện các tính toán trong công việc hàng ngày. Các vấn đề này xuất
hiện thường xuyên như là một phần của quá trình thiết kế kỹ thuật.
- Giới thiệu qúa trình cơ bản các KS cơ khí sử dụng để phân tích các vấn đề kỹ
thuật, tạo ra giải pháp và có thể kết nối, trao đổi với các thành viên khác
- Tìm hiểu các đại lượng thường gặp khi giải quyết vấn đề kỹ thuật như lực, mô
men, tính dẫn nhiệt, ứng suất trượt, độ nhớt chất lỏng, mô dun đàn hồi, động năng,
số Reynolds, nhiệt dung riêng. Mỗi đại lượng này được biểu diễn gồm hai thành
phần: giá trị số và thứ nguyên
- Giới thiệu các khái niệm cơ bản về các hệ thống đơn vị, chuyển đổi giữa các
hệ thống này và trình tự kiểm tra tính đúng về thứ nguyên.
- Giới thiệu kỹ thuật ước lượng
- Giới thiệu các kỹ năng trao đổi thông tin trong kỹ thuật cơ khí
9/30/2018
2
NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ
(AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING)
Relationship of the topics emphasized in this chapter (shaded boxes) relative to an
overall program of study in mechanical engineering
NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ
(AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING)
3.2. Tiếp cận chung để giải quyết một vấn đề kỹ thuật
1. Tiếp cận (Approach)
-Trước tiên người KS cần có kế hoạch giải quyết vấn đề ở trong đầu. Sau đó hãy viết
ra mô tả ngắn gọn vấn đề, liệt kê các khái niệm chính, các giả thiết, các phương
trình, các hệ số chuyển đổi
-Đưa ra tập các giả thiết phù hợp, ảnh hưởng đến việc giải quyết chính xác vấn đề,
nhận dạng các thông tin cho trước, tổng hợp các tvaans đề đã biết và chưa biết, xác
định phạm vi vấn đề cần giải quyết
2. Giải pháp (Solution)
- Giải pháp người KS đưa ra thường thông qua các văn bản, các sơ đồ mô tả các tính
toán, các bước thực hiện. Nếu có thể người KS cần có các bản vẽ mô tả đơn giản hệ
thống vật lý đang khảo sát, đặt tên cho các bộ phần chính, xác định các kích thước cơ
bản
3. Thảo luận (Discussion)
-Sử dụng trực giác xác định xem giá trị đại lượng tính toán, thiết kế có hợp lý không
-Đánh giá các giả thiết đưa ra có hợp lý không
-Nhận dạng các kết luận chính, rút ra từ giả pháp đề xuất, giải thích câu trả lời của
mình xét trên quan điểm vật lý
9/30/2018
3
NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ
(AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING)
3.3. Các hệ thống đơn vị đo và chuyển đổi
Các đại lượng vật lý được quy định đơn vị trong hai hệ thống :
Hệ thống đơn vị thông dụng của Mỹ (United States Customary systems (USCS)
Hệ thống đơn vị quốc tế (International System of Units = Systeme International
d’Unites or SI).
3.3.1.Đơn vị đo cơ sở và đơn vị đo dẫn xuất (Base and Derived Units)
Một đơn vị cơ sở là một đại lượng cơ bản không thể chia nhỏ hơn hoặc biểu diễn
qua các .phần tử đơn giản hơn. Các đơn vị cơ sở độc lập với nhau và tạo thành các
khối đơn vị lõi của một hệ thống đơn vị. VD: đơn vị cơ sở đo chiều dài trong hệ
SI là mét (m), còn trong hệ USCS là foot (ft)
Các đơn vị dẫn xuất là các tổ hợp hoặc nhóm từ một số đơn vị cơ sở. VD; một
đơn vị dẫn xuất là tốc độ (chiều dài/ thời gian) là tổ hợp từ các đơn vị cơ sở đo
chiều dài và đo thời gian
NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ
(AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING)
3.3.2. Hệ thống đơn vị đo quốc tế SI
Đại lượng
(Quantity)
Đơn vị cơ sở theo tiêu
chuẩn SI (SI. Base Unit)
Ký hiệu viết tắt
(Abbreviation)
Chiều dài (Length) Mét (metter) m
Khối lượng (Mass) Ki lô gam (kilogram) kg
Thời gian (Time) Giây (second) s
Cường độ dòng điện
(Electric current)
Am pe (ampere) A
Nhiệt độ (Temperature) Kelvin K
Lượng chất
(Amount of substance)
mole mol
Cường độ chiếu sáng
(Light intensity)
candela cd
Bảng 3.1: Các đơn vị cơ sở trong hệ thống đơn vị đo lường SI
9/30/2018
4
NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ
(AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING)
1960: hệ thống đơn vị quốc tế (SI) được thống nhất như là một tiêu chuẩn chung
trên toàn thế giới bao gồm 7 đơn vị đo cơ sở như trình bày trong bảng 3.1. Hệ này
còn được gọi là hê mét và để thuận tiện người ta còn dùng các bội số gấp 10 hoặc
ước số chia mười cho các đơn vị trên
-Thế kỷ 18: Mét chuẩn được định nghĩa là tương đương một phần mười triệu
chiều dài của cung kinh tuyến xuất phát từ Bắc cực, qua Paris và kết thúc ở xích
đạo. Sau đó được định nghĩa là chiều dài của một thanh chuẩn làm bằng hợp kim
Platinum-Iridium,….
-Thế kỷ 18: một kilogram được định nghĩa là bằng khối lượng của 1000 cm3nước.
Ngày nay một kilogram được xác định bằng khối lượng của một mẫu vật lý làm
bằng hợp kim Platinum-Iridium được gọi là kilogram tiêu chuẩn….
-…….
-Các đơn vị dẫn xuất của SI được trình bày trong bảng 3.2. Newton (N) là một đơn
vị dẫn xuất đo lực được định nghĩa như là một lực tạo ra cho vật có khối lượng là
1 kg gia tốc là 1m/ s2:
1𝑁
=
(
1
𝑘𝑔
)
1
) = 1.
NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ
(AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING)
Đại lượng
(Quantity)
Đơn vị dẫn xuất SI
(SI. Derived Unit)
Ký hiệu viết tắt
(Abbreviation)
Định nghĩa
(Defination)
Chiều dài (Length) micrometer /micron µm 1 µm = 10-6 m
Thể tích (Volume) lít (litter) L 1 L= 0,001 m3
Lực (Force) newton N 1 N = 1 (kg.m)/s2
Mô men (Torque, or
moment of a force)
newton-meter N.m
Áp suất hoặc ứng suất
(Pressure or stress)
pascal Pa 1 Pa = 1 N/m2
Năng lượng, công hoặc
nhiệt (Energy, work, or
heat)
joule J 1 J =1 N.m
Công suất
(Power)
watt W 1 W = 1 J/s
Nhiệt độ (Temperature) degree Celsius 0C0C = K – 273,15
Bảng 3.2: Các đơn vị dẫn xuất trong hệ thống đơn vị đo lường SI
9/30/2018
5
NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ
(AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING)
Bảng 3.3: Các tiền tố về độ lớn trong SI (Order-of-Magnitude Prefixes in the SI)
Tên (Name) Ký hiệu (Symbol) Hệ số nhân
(Multiplicative Factor)
Tera T 1.000.000.000.000 = 1012
Giga G 1.000.000.000= 109
Mega M 1.000.000= 106
kilo k 1000 = 103
hecto h 100= 102
deca da 10= 101
deci d 0,1= 10-1
centi c 0,01= 10-2
mili m 0,001= 10-3
micro µ 0,000001= 10-6
nano n 0,000000001= 10-9
pico p 0,000000000001= 10-12
NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ
(AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING)
3.3.3. Hệ thống đơn vị đo Mỹ (USCS)
USCS có nguồn gốc từ nước Anh, tuy nhiên hiện nay chủ yếu được sử dụng tại Mỹ.
7 đơn vị cơ sở của USCS là: foot, pound, second, ampere, degree Rankine, mole,
candela
Các khác biệt cơ bản giữa 2 hệ USCS và SI:
-Khối lượng là đơn vị cơ sở trong SI (kg), trong khi lực là đơn vị cơ sở trong USCS
(lb)
- Trong USCS có hai đơn vị khác nhau cho khối lượng là pound-mass (lbm) và slug
1 slug = 1 𝒍𝒃.𝒔𝒃𝟐
𝒇𝒕
1 lb = (1 slug)(1 𝒇𝒕
𝒔𝟐) = 1𝒔𝒍𝒖𝒈 .𝒇𝒕
𝒔𝟐
1 lbm = 𝟏 𝒍𝒃
𝟑𝟐,𝟏𝟕𝟒 𝒇𝒕/𝒔𝟐= 3.1,081 x 10 -2𝒍𝒃.𝒔𝟐.
𝒇𝒕
1 slug = 32,174 lbm 1 lbm = 3,1081 x 10-2 slugs 1 lbm = 0,45359237 kg