9. Учебно-методическое и информационное обеспечение модуля

Содержание дисциплины
Теоретическая механика
НАПРАВЛЕНИЯ
ООП 13.03.03 Энергетическое машиностроение
ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ (СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ, ПРОГРАММА)
«Котлы, камеры сгорания и парогенераторы АЭС»
КВАЛИФИКАЦИЯ «бакалавр»
БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРИЕМА 2014 уч.год
КУР С 1 СЕМЕСТР 2
КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ 3
Вид учебной деятельности
Лекции, час
Практические занятия, час
Аудиторные занятия, час
Самостоятельная работа, час
Итого, час
ФОРМА ОБУЧЕНИЯ
Временной ресурс
24
24
48
60
108
очная
ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ
2 семестр - экзамен ;
ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ кафедра ТПМ ИФВТ
ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ
_____________ (Симанкин Ф.А)
ПРЕПОДАВАТЕЛИ ______________ (Симоненко Г.А.)
2015г.
Аннотация дисциплины
Дисциплина «Теоретическая механика» является компонентом учебного
плана, ориентированным на начальную подготовку студентов к комплексной
инженерной деятельности и входит в состав базовой части профессионального
цикла дисциплин.
Дисциплина реализуется на кафедре Теоретической и прикладной механики Института физики высоких технологий Национального исследовательского
Томского политехнического университета.
Содержание дисциплины способствует обобщению, анализу, восприятию
информации, постановке цели и выбору путей ее достижения; развитию научно-технического мышления будущего специалиста.
Дисциплина нацелена на формирование ряда общекультурных компетенций и профессиональных компетенций выпускника согласно ООП «Технологические машины и оборудование: (ОК-1), (ОК-6), (ОК-10), (ПК-2), (ПК-6).
Преподавание дисциплины предусматривает следующие формы организации учебного процесса: лекции, практические занятия, индивидуальные домашние задания, самостоятельная работа студента, курсовая работа, консультации.
Программой дисциплины предусмотрены следующие виды контроля:
 текущий контроль успеваемости в форме выполнения домашних заданий, контроля за посещаемостью и оценки личностных качеств
студента;
 рубежный контроль в формате мини-конференций в период 1-ой и 2ой конференц-недели, предусмотренной линейным графиком учебного процесса;
промежуточный контроль в форме зкзамена (2-ой семестр)
Структура и содержание дисциплины
Наименование разделов дисциплины и их содержание
№
раздела
1
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
2
2.1.
2.2.
2.3
3
3.1.
3.2.
3.3.
3.4.
Темы лекционных
занятий
Статика
Введение. Связи и их реакции.
Приведение систем сил к
простейшему виду.
Условия и уравнения равновесия систем сил.
Равновесие при наличии
трения
Кинематика
Введение. Способы задания движения точки.
Виды движения твердых
тел. Уравнения движения
твердых тел.
Ауд.
(час)
8
2
2
2
8
2
4
Определения скоростей и 2
ускорений тел и точек тел,
определение скоростей и
ускорений точки при её
сложном движении.
Динамика
Введение. Динамика точки. Общие теоремы динамики точки.
Динамка системы материальных точек. Общие теоремы динамики системы.
Метод кинетостатики.
Аналитическая механика.
Итого
8
2
2
2
2
24
Темы практических
занятий
Ауд.
(час)
8
расчетных 2
Составление
схем.
Равновесие плоской си- 2
стемы сил.
Равновесие
простран- 2
ственной системы сил.
Равновесие при наличии 2
трения
8
Определение скоростей и 2
ускорений точки.
Определение скоростей и 2
ускорений тел и точек тел
при поступательном и
вращательном движении
тел.
Определения скоростей и 2
ускорений тела и точек
тела при его плоскопараллельном движении.
СРС
(час)
20
5
5
5
5
20
2
8
8
Определения скоростей и 2
ускорений точки при её
сложном движении.
8
Динамика точки. Общие 2
теоремы динамики точки.
2
Динамка системы матери- 2
альных точек. Общие теоремы динамики системы.
Метод кинетостатики.
2
Аналитическая механика.
2
24
5
20
5
5
5
60
Шкала оценивания для оформления итоговой оценки по дисциплине.
Традиционная оценка
Литерная
оценка
A+
96÷100 баллов
A
90÷95 баллов
B+
80÷89 баллов
B
70÷79 баллов
С+
65÷69 баллов
С
55÷64 балла
Отлично
Хорошо
Удовлетворительно
Зачтено
D
Неудовлетворительно/
не зачтено
Бальная
оценка
F
Определение оценки
Отличное понимание
предмета, всесторонние
знания, отличные умения и
владения
Достаточно полное понимание предмета, хорошие
знания, умения и владения
Приемлемое понимание
предмета, удовлетворительные знания, умения и
владения
55÷100 баллов
Результаты обучения соот
ветствуют минимальным
требованиям
0÷54 баллов
Результаты обучения не
соответствуют минимальным требованиям
Вопросы для контроля и самоконтроля по статике
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
Какими тремя параметрами определяется сила, действующая на твёрдое тело?
Какие силы по отношению к системе тел являются внешними, какие внутренними?
Дать определение понятия равновесия точки в инерциальной системе отсчёта.
Какие системы сил называются статически эквивалентными?
В каком случае две системы сил называются уравновешенными?
Образуют ли действие и противодействие уравновешенную систему сил?
Что устанавливает правило параллелограмма сил?
В чём заключается пассивный характер реакции связи?
Можно ли, не нарушая состояния свободного твёрдого тела, переносить силу вдоль линии её
действия?
Какая система сил называется сходящейся?
Как определить равнодействующую системы сходящихся сил?
Запишите условия равновесия системы сходящихся сил в векторной форме, а также в
проекциях на оси декартовой системы координат.
Сформулируйте теорему о равновесии трёх непараллельных сил.
Как направлен вектор момента силы относительно точки в пространстве?
Может ли момент силы относительно точки или оси быть равным нулю?
Изменится ли момент силы относительно данной точки при переносе силы по линии её
действия?
Почему пара сил не имеет равнодействующей?
Чем характеризуется действие пары сил на твёрдое тело?
19. Различны ли понятия главный вектор и равнодействующая и для каких систем сил вводятся
эти понятия?
20. Сформулируйте лемму о параллельном переносе силы.
21. Дайте определение главного вектор и главного момента системы сил.
22. Напишите аналитические выражения для главного вектора и главного момента.
23. Сформулируйте основную теорему статики.
24. Напишите уравнения равновесия пространственной системы параллельных сил.
25. К какому простейшему виду может быть приведена система сил, если её главный вектор
перпендикулярен к главному моменту?
26. Зависит ли главный вектор от выбора нового центра приведения?
27. Зависит ли главный момент от выбора центра приведения?
28. Напишите три формы уравнений равновесия плоской системы сил.
29. Сформулируйте теорему Вариньона.
30. Дайте определение силы трения скольжения.
31. Сформулируйте определение момента трения качения.
32. Какие задачи решаются в статике твёрдого тела?
33. Указать последовательность действий при решении задач статики сочленённых тел.
34. Изменяется ли момент силы относительно данной точки при переносе силы вдоль линии её
действия?
35. В каком случае момент силы относительно данной точки равен нулю?
36. В каких условиях момент силы относительно оси равен нулю?
Вопросы для контроля и самоконтроля по кинематике
Что изучает кинематика ?
Определения скорости и ускорения точки?
Какие существуют способы задания движения точки?
Что называется траекторией движения точки?
Что значит определить (задать) движение точки?
В каком случае естественный
способ задания движения точки считается
заданным?
7. При каких условиях считается заданным способ определения движения точки в
координатной форме?
8. Чему равен и как направлен в пространстве вектор скорости?
9. Как по проекциям скорости найти её модуль и направление?
10. Чему равна проекция скорости точки на касательную к траектории?
11. Какое движение точки называется равномерным и какое равнопеременным?
12. Почему в случае криволинейного движения точки даже при V =const вектор полного
ускорения этой точки отличен от нуля?
13. Известно, что при равнопеременном движении точки касательное ускорение равно
нулю. Имеет ли место обратное заключение?
14. Как по проекциям ускорения определить его модуль и направление в пространстве?
15. Чему равны проекции ускорения точки на касательную и главную нормаль к
траектории?
16. В каких случаях касательное ускорение точки равно нулю?
17. В каких случаях нормальное ускорение точки равно нулю?
18. Какие виды движений твёрдого тела рассматриваются в механике?
1.
2.
3.
4.
5.
6.
19. В чём заключается основная задача кинематики твёрдого тела?
20. Какое движение твёрдого тела называется поступательным?
21. Какое движение твёрдого тела называется вращением вокруг неподвижной оси?
22. Как направлены векторы угловой скорости и углового ускорения при вращении тела
вокруг неподвижной оси?
23. Откуда следует, что кинематика поступательного движения твёрдого тела
сводится к кинематике точки?
24. Чему соответствует число выбранных независимых переменных для?
25. Какой вид имеют траектории точек тела, вращающегося вокруг неподвижной оси?
26. Какое движение вращательное движение тела называется равномерным?
27. В каких случаях движение точки следует рассматривать как сложное?
28. Как определяется абсолютная скорость точки в сложном движении?
29. В каких случаях ускорение Кориолиса обращается в ноль?
30. Как определить направление ускорения Кориолиса?
31. Какое движение твёрдого тела называется плоскопараллельным?
32. Как получить кинематические уравнения движения плоской фигуры?
33. Зависят ли поступательное перемещение плоской фигуры и её поворот от выбора
полюса?
34. Как определяется скорость любой точки плоской фигуры при плоскопараллельном
движении твёрдого тела?
35. Покажите, что проекции скоростей точек неизменяемого отрезка на ось,
совпадающую с этим отрезком, равны между собой.
36. Как определяется ускорение любой точки плоской фигуры?
47.Какую точку плоской фигуры называют мгновенным центром скоростей?
48.
Вопросы для контроля и самоконтроля по динамике
Что изучает раздел «динамика» в теоретической механике?
Какая система отсчета называется инерциальной?
Какие существуют способы задания движения точки?
Какие силы для системы тел называются внешними, какие внутренними?
Записать простейшие свойства внутренних сил, действующих в механической
системе в любом ее состоянии.
6. Чему равно количество движения точки и механической системы?
7. Элементарный и полный импульс силы.
8. Закон сохранения количества движения.
9. Закон сохранения центра масс механической системы.
10. Теорема Штейнера-Гюйгенса.
11. Момент инерции твердых тел.
12. Величина и направление силы инерции точки.
13. Сформулировать принцип Даламбера для механической системы.
14. К какому простейшему виду приводятся силы инерции точек твердого тела ?
15. Чему равен главный момент сил инерции при поступательном движении тела?
16. Чему равен главный момент сил инерции твердого тела, вращающегося вокруг
неподвижной оси, проходящей через центр масс?
17. Как в общем случае определяются динамические реакции движущегося твердого
тела?
18. Как устраняются динамические реакции вращающегося твердого тела?
19. Элементарная и полная работа силы.
20. Работа силы тяжести.
1.
2.
3.
4.
5.
21. Работа силы, приложенной к точке вращающегося твердого тела.
22. Работа силы трения скольжения.
23. Что называется кинетической энергией точки и механической системы?
24. Кинетическая энергия тела при поступательном движении тела.
25. Кинетическая энергия тела, вращающегося вокруг неподвижной оси.
26. Кинетическая энергия тела при плоскопараллельном движении.
27. Теорема об изменении кинетической энергии точки и механической системы.
28. Величина и направление кинетического момента материальной точки.
29. Как направлен вектор кинетического момента материальной точки?
30. Теорема об изменении кинетического момента точки и механической системы.
31. Закон сохранения кинетического момента системы
32. Из каких разделов состоит «аналитическая механика»?
33
Какие связи называются: а)«идеальными»,
в)«стационарными», с)«голономными», d)«удерживающими»?
34 Какие перемещения называются «возможными» и какие «действительными»?
35. Какая работа называется «возможной»?
36. Сформулировать «Принцип возможных перемещений».
37. Что называется «обобщенной координатой», какие параметры можно выбрать
за «обобщенные координаты» при поступательном движении тела и при
вращении тела вокруг неподвижной оси?
38. Что называется «обобщенной скоростью»?
39 Как определяется «обобщенная сила»?
40 Записать «Уравнение Лагранжа 2-го рода».
Теоретический материал
Номер
недели
1
2
Практическая деятельность
Название разТемы лекций
дела
Статика Введение. Аксиомы статики. Связи и их
реакции. Система сходящихся сил.
Момент силы относительно точки и оси.
Пара сил.
Приведение произвольной системы сил к
простейшему виду. Теорема Пуансо.
3
Условия и уравнения равновесия произвольной системы сил.
4
Равновесие при наличии трения скольжения и
качения
5
6
7
Кинематика
Контрол.
мероприятия
Баллы
Кинематика точки. Способы задания движения точки, определение скоростей и
ускорений точки.
Классификация видов движения твердых
тел. Поступательное движение твердого
тела. Вращение тела вокруг неподвижной
оси.
Плоскопараллельное движение твердого
тела
8
Сложное движение точки.
9
Конференц-неделя № 1
ИТОГО
Рейтинг-план освоения дисциплины "Теоретическая механика"
(2 семестр)
Колло5
квиум №1
ИТОГО по КТ №1
Темы практических занятий
ИДЗ
(выдача)
Входной контроль.
Баллы
2
2
Плоская система сил. Равновесие
одного тела и составной конструкции.
№1.1
5
5
Пространственная система сил.
Уравнения равновесия.
№1.2
5
5
3
3
5
10
Простейшие движения твердых
тел.
Контрольная работа №1
25
Введение в динамику. Дифференциальные
уравнения движения точки
Введение в динамику системы материальных точек. Геометрия масс системы.
10
Аналитическое определение скоростей и ускорений плоского механизма.
13
Кинетическая энергия системы и твердых
тел. Теорема об изменении кинетической
энергии.
14
Динамика
Сила инерции точки. Приведение сил
инерции системы материальных точек и
твердых тел. Принцип Даламбера для точки и механической системы
№2.2
5
5
№3.1
5
5
№3.2
5
5
Аналитическая статика. Принцип
возможных перемещений.
2
2
Аналитическая динамика Уравнение Лагранжа 2-го рода.
3
3
Контрольная работа №2
5
10
Кинетическая энергия системы и
твердых тел. Теорема об изменении кинетической энергии.
Принцип Даламбера для механической системы
Аналитическая статика. Принцип возможных перемещений. Аналитическая динамика Уравнение Лагранжа 2-го рода.
17
18
5
Кинетическая энергия системы и
твердых тел. Теорема об изменении кинетической энергии.
15
16
5
Сложное движение точки, определение скоростей
Введение в динамику. Дифференциальные уравнения движения
точки
11
12
№2.1
Конференц-неделя № 2
Коллоквиум №2
5
35
ИТОГО по КТ №2
60
ЭКЗАМЕН
40
ИТОГО за весь период освоения 1ч дисциплины
Зав.кафедрой ТПМ ИФВТ
100
Ф.А. Симанкин
9. Учебно-методическое и информационное
обеспечение модуля
а) основная литература:
1. Тарг С. М. Краткий курс теоретической механики: учебник для вузов /
С. М. Тарг. – 19 изд. стер.. – М.: Высшая школа, 2009. – 416 с.
2. Бутенин Н.В., Лунц Я.Л., Меркин Д.Р. Курс теоретической механики. В
двух томах. 11-е изд., стер. – СПб.: Издательство «Лань», 2009. – 736 с.
(http://e.lanbook.com/view/book/29/)
б) дополнительная литература
1. Сборник заданий для курсовых работ по теоретической механике: учебное пособие / под ред. А.А. Яблонского. – 16-е изд., стер. – Москва: Интеграл-Пресс, 2007. – 384 с.
2. Теоретическая механика в примерах и задачах: учебное пособие: в 2 т. /
М.И. Бать, Г.Ю. Джанелидзе, А.С. Кельзон. – Санкт-Петербург: Лань, 2013 –
Т. 1: Статика и кинематика. – 12-е изд., стер. – 2013. – 670 с.
Автор
Г.А. Симоненко