Б2.Б.7.1 Теоретическая механика

Якутский институт водного транспорта (филиал)
ФГБОУ ВО
«Сибирский государственный университет водного транспорта»
Шифр дисциплины: Б2.Б.7.1
Теоретическая механика
Рабочая программа по направлению 23.03.01
«Технология транспортных процессов»
Якутск 2015
2
1 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Курс “ Теоретическая механика” является фундаментальной общенаучной
дисциплиной физико-математического цикла, в которой рассматриваются
общие законы механического движения и взаимодействия материальных тел.
2 МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП
Дисциплина относится к базовому компоненту математического и естественно-научного цикла ФГОС ВПО
3 ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ
ДИСЦИПЛИНЫ
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих
компетенций (в соответствии с ФГОС ВПО):
Общекультурные компетенции (ОК):
ОК-10
использует основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применяет методы математического
анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования;
Профессиональные компетенции (ПК):
ПК-24
способен выполнять работы в области научно-технической деятельности по основам проектирования, информационному обслуживанию,
основам организации производства, труда и управления транспортным производством, метрологического обеспечения и технического
контроля;
В результате освоения дисциплины студент должен:
Знать:
 Реакции связей, условия равновесия плоской и пространственной систем сил, теорию пар сил;
 кинематические характеристики точки, частные и общие случаи
движения точки и твердого тела, дифференциальные уравнения движения
точки;
 Общие теоремы динамики, теорию удара.
Уметь:
3
 Использовать математические методы и модели в технических приложениях.
Владеть:
 Методами имитационного моделирования.
4 ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Общая трудоемкость учебной дисциплины составляет: 2 зачетные единицы.
Заочное обучение (З)
Очное обучение (О)
Вид учебной работы
Всего
часов
Общая трудоемкость дисциплины
76
44
18
8
18
32
20
8
Аудиторные занятия
Лекции
Практические занятия (ПЗ)
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа
Изучение литературы теоретического курса
Контрольные работы
Расчетно-графические работы
Вид аттестации
Семестр
3
76
44
18
8
18
32
20
8
Курс
2
76
12
6
6
64
-
зачет
зачет
5 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
5.1 Разделы, темы дисциплины и виды занятий
Раздел и тема
дисциплины
Лекции
О
З
ПЗ
О
ЛР
З
О
СР
З
О
З
2
8
4
8
3 семестр
Раздел1: Статика
Тема 1.1 Введение в теоретическую механику.
Основные понятия статики
Тема 1.2 Основная теорема
статики
(метод
Пуансо)
Условия равновесия тел.
2
2
1
2
Раздел 2 Кинематика
4
4
2
Раздел и тема
дисциплины
Тема 2.1 Введение в кинематику, основные задачи. Кинематика точки.
Тема 2.2 Кинематика твердого тела. Поступательное и
вращательное движения.
Тема 2.3 Плоское движение твердого тела
Лекции
ПЗ
ЛР
О
З
О
О
2
1
2
2
2
1
2
2
СР
О
З
3
6
5
6
2
4
6
2
4
6
2
4
6
3
6
1
2
6
2
1
6
32
64
1
З
З
2
Раздел 3 Динамика
Тема 3.1 Динамика материальной точки
Тема 3.2 Динамика механической системы. Общие теоремы динамики.
Тема 3.3 Теоремы об изменении кинетического момента
и кинетической энергии. Законы сохранения.
Тема 3.4 Приложения общих теорем к теории удара.
Тема 3.5 Элементы
аналитической механики.
Всего:
2
1
2
1
2
1
6
18
2
2
8
2
18
2
6
5.2 Содержание разделов и тем дисциплины
ТРЕТИЙ СЕМЕСТР
Раздел 1 Статика
Тема 1.1 Введение в теоретическую механику. Основные понятия статики.
5
Связи и их реакции. Аксиомы статики. Основные задачи статики. Момент силы относительно точки. Пара сил и ее свойства. Проецирование сил на
оси координат. Момент cилы относительно оси. Теорема Вариньона. [1,2,4]
Тема 1.2 Основная теорема статики (метод Пуансо). Условия равновесия
тел.
Приведение сил к данному центру. Основная теорема статики.
Главный вектор и главный момент системы сил. Условия равновесия тел под
действием различных систем сил. [1,2,4]
Раздел 2 Кинематика
Тема 2.1 Введение в кинематику, основные задачи. Кинематика точки.
Определение характеристик движения точки. Векторный способ задания
движения. Координатный способ задания движения. Естественный способ задания движения точки. Примеры. [1,2,4]
Тема 2.2 Кинематика твердого тела. Поступательное и вращательное
движения.
Закон вращательного движения твердого тела. Угловая скорость
и угловое ускорение тела. Скорость и ускорение любой точки тела при его
вращательном движении. [1,2,4]
Тема 2.3 Плоское (плоскопараллельное) движение твердого тела
Плоское движение твердого тела и движение плоской фигуры в ее плоскости. Уравнения движения плоской фигуры.
Определение скоростей точек плоской фигуры. Мгновенный центр скоростей. Способы определения положения МЦС. Определение ускорений точек
плоской фигуры.
[1,2,4]
Раздел 3 Динамика
Тема 3.1 Динамика материальной точки
Основные законы классической механики. Две основные задачи динамики материальной точки. Решение первой и второй задач динамики. Примеры
интегрирования дифференциальных уравнений движения точки. [1,2,4]
Тема 3.2 Динамика механической системы. Общие теоремы динамики.
Механическая система. Классификация сил. Масса системы. Центр масс.
Моменты инерции. Теорема о движении центра масс механической системы.
Теорема об изменении количества движения механической системы. Законы
сохранения. [1,2,4]
Тема 3.3
Теоремы об изменении кинетического момента и кинетической энергии. Законы сохранения
6
Кинетический момент механической системы относительно точки и
оси. Кинетический момент вращающегося твердого тела. Теорема об изменении и закон сохранения кинетического момента. Работа силы. Мощность. Кинетическая энергия твердого тела при различных видах его движения. Теорема об изменении кинетической энергии. [1,2,4]
Тема 3.4
Приложения общих теорем к теории удара
Основное уравнение теории удара. Коэффициент восстановления при
ударе. Общие теоремы теории удара. Примеры. [1,2,4]
Тема 3.5 Элементы аналитической механики
Возможные перемещения материальной точки и механической системы.
Классификация связей. Число степеней свободы. Идеальные связи. Общее
уравнение статики. Общее уравнение динамики. [1,2,4]
5.3 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи
№ в УП
Наименование
обеспечиваемых
дисциплин
Б1.В.ОД.6
Основы судовождения и безопасности судоходства
Техника транспорта, обслуживание и
ремонт
Технология и организация перегрузочных процессов
Б3.Б.6
Б3.В.ОД.4
№№ разделов дисциплины (из табл. 5.1),
необходимых для изучения обеспечиваемой дисциплины
2.1
2.2
3.1
3.2
3.3
1.1
1.2
2.1
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
1.1
1.2
2.2
2.3
3.1
3.2
3.3
3.4
6 ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
№ раздела
(темы) дисциплины
1
Тема 1.1 Анализ
реакций связей инженерных
конструкций
Наименование лабораторных работ
или деловых игр
2
Лабораторная работа № 1. [20]
7
3.5
Тема 1.2 Анализ
метода
изучения
кинематики механизмов.
Тема 1.3 Исследование динамики относительного движения материальной точки.
Лабораторная работа № 2. [20]
Лабораторная работа № 3. [20]
7 ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
№ раздела
(темы) дисциплины
1
Наименование практических занятий
2
3 семестр
Раздел1: Статика
Тема 1.1 Условия
равновесия. Плоская система сил.
Тема 1.2 Равновесие тел. Произвольная система сил.
Cоставление расчетных схем. Определение реакций
опор твердого тела.
Определение реакций опор составной конструкции.
Выдача индивидуального задания . [7,10,13]
Раздел 2 Кинематика
Тема 2.1 Кинематические характеристики точки
Тема 2.2 Кинематика твердого тела.
Решение задач кинематики точки с использованием
координатного и естественного способов задания
движения. Выдача индивидуального задания .
[7,10,13]
Решение задач по определению скоростей и ускорений при поступательном и вращательном движении твердого тела. Выдача индивидуального задания . [7,10,13]
Раздел 3 Динамика
8
Тема 3.1 Две задачи динамики материальной точки
Тема 3.3 Общие
теоремы динамики.
Примеры
интегрирования
дифференциальных
уравнений движения точки. Выдача индивидуального задания . [7,10,13]
Решение задач на применение теоремы об изменении кинетической энергии механической системы. Выдача индивидуального задания . [7,10,13]
8 КУРСОВАЯ РАБОТА
Курсовая работа не предусмотрена
9 САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА
9.1 Расчетно-графическая работа, рефераты, контрольные работы
№ раздела
(темы) дисциплины
1
Наименование РГР, реферата
2
3 семестр
Тема 1.1 Условия
равновесия плоской системы сил.
Тема 2.1 Кинематика точки
Тема 3.1 Динамика
материальной точки.
Тема 3.3 Общие
теоремы динамики.
Раздел1: Статика
Задание С-1
“Определение реакций опор твердого тела”
[17,18,19]
Раздел 2 Кинематика
Задание К-1
“Определение скорости и ускорения точки по заданным уравнениям ее движения” [17,18,19]
Раздел 3 Динамика
Задание Д-1
“Интегрирование дифференциальных уравнений
движения материальной точки” [17,18,19]
Задание Д-10
“Применение теоремы об изменении кинетической
энергии к изучению движения механической системы” [17,18,19]
10 УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
9
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
10.1 Рекомендуемая литература
Основная
Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики. Учебник для втузов.
- М: Высшая школа, 2008. – 415с. (22).
Никитин Н.Н. Курс теоретической механики. – СПб.: Изд-во «Лань»,
2011.-720 ( ЭБ)
Бутенин Н.В., Лунц Я.Л., Меркин Д.Р. Курс теоретической механики. –
СПб.: Изд-во «Лань», 2009. -736с. ( ЭБ)
Гордеев О.И., Дегтярева В.В., Ратничкин А.А., Ройтман А.Я., Ставер
Г.В. Введение в курс теоретической механики / Новосибирск: Изд-во
ФГОУ ВПО «НГАВТ», 2005. – 275с.. (127).
Диевский В.А. Теоретическая механика. – СПб.: Изд-во «Лань», 2008.320 с. (25), 2009 (ЭБ)
Гордеев О.И., Дегтярева В.В. Краткое руководство к решению задач по
теоретической механике : учебное пособие. /Новосибирск: ФГОУ ВПО
«НГАВТ», 2010.- 245с.(74)
Дополнительная
Мещерский И.В. Сборник задач по теоретической механике. – СПб.:
Изд-во «Лань», 2012 – 448с. ( ЭБ)
Яблонский А.А. Курс теоретической механики. Ч.1. М.: Высшая школа,
1984 . –343с. (106).
Яблонский А.А. Курс теоретической механики. Ч.2. М.: Высшая школа,
1984. – 423с. (42).
Колесников К.С. Сборник задач по теоретической механике. - М:
Наука, 1983.- 320с. (28), 2008 (36).
Кеппе О.Э. Сборник коротких задач по теоретической механике. – М.:
Высшая школа. 2008.- 368с.(31), 2009 (ЭБ)
Ставер Г.В., Ратничкин А.А. Сборник олимпиадных задач по
теоретической механике с решениями. _ Новосибирск: ФГОУ ВПО
"НГАВТ". – 2010 ( 25 ).
Дегтярева В.В., Ставер Г.В. Плоское движение твердого тела.
Компьютерные расчеты в кинематике плоских механизмов:
методические указания. / Новосибирск: Изд-во ФГОУ ВПО «НГАВТ»,
2008. – 23с.. (66)
Дегтярева В.В. Элементы теории удара : методические указания. /
Новосибирск: Изд-во ФГОУ ВПО «НГАВТ», 2006. – 24с.. (66)
Диевский В.А. Теоретическая механика. Интернет тестирование
базовых знаний. – СПб.: Изд-во «Лань», 2010.-144 с. (15)
10
16
Кононенко А.Ю. Методические указания по оформлению курсовой
работы по теоретической механике/ Новосибирск: Изд-во ФГОУ ВПО
«НГАВТ», 2008. -12с. (90)
10.2 Обязательная литература
Яблонский А.А. Сборник заданий для курсовых работ по
теоретической механике. - М: Высшая школа, 2008. - 382с. (29), 2002
(105), 2000 (199)
18
Диевский В.А., Малышева И.А. Теоретическая механика. Сборник
заданий. – СПб.: Изд-во «Лань», 2007.-192 с. (5), 2009 (5, ЭБ)
19
Ратничкин А.А., Ставер Г.В.Сборник заданий для курсовых,
контрольных и расчетно-графических работ и методические указания к
их решению. Новосибирск: ФБОУ ВПО «НГАВТ». 2013(80)
числа в скобках – количество учебников в библиотеке Академии.
числа в скобках – количество учебников в библиотеке Академии
17
20
21
10.3 Информационные средства обеспечения дисциплины
Обязательные информационные средства
Компьютерные обучающие программы:
- решение задач по теоретической механике (тренажер);
- анимационные иллюстрации по всем темам кинематики;
- решение задач по динамике (тренажер)
Рекомендуемые информационные средства
Репетиционные тесты по решению задач и теоретическим вопросам.
11 МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ДИСЦИПЛИНЫ
На кафедре имеется компьютерный класс, тематические плакаты и модели механизмов.
12 МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ
ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В библиотеке академии имеются методические указания по всем видам
учебных занятий и самостоятельной работы.
13 ФОРМЫ КОНТРОЛЯ
Для проверки знаний студентов предусмотрен зачет. К зачету в третьем
семестре допускаются студенты при условии выполнения лабораторных и
11
расчетно-графических работ, а также студенты полностью изучившие вопросы, вынесенные на самостоятельное изучение.
Зачет ставится:
- при освоении программы курса;
-при успешной защите расчетно-графических работ с использованием
теоретического материала ( студент демонстрирует умение применять теорию
в расчетах).
12