Рабочая программа дисциплины «Теоретическая механика» наименование
| Вид материала | Рабочая программа |
- Рабочая программа Наименование дисциплины Теоретическая механика По специальности 220501., 218.91kb.
- Программа дисциплины теоретическая механика цели и задачи дисциплины. "Теоретическая, 216.89kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины "теоретическая физика", 162.35kb.
- Рабочая программа Наименование дисциплины «Механика» По специальности 261203. 65 Тпп, 260.39kb.
- Рабочая программа дисциплины опд. Ф. 03. «Механика», 522.8kb.
- Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности 01. 04. 02 «Теоретическая, 115.8kb.
- Программа учебной дисциплины прикладная механика наименование дисциплины в соответствии, 482.95kb.
- Аннотация программы дисциплины учебного плана и программ учебной и производственных, 24.01kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины «Теоретическая механика» Направление подготовки, 395.67kb.
- Рабочая программа дисциплины опд. Ф. 02. «Механика», 828.6kb.
4.4. Матрица соотношения трудоёмкости тем дисциплины и формируемых компетенций
| Темы, разделы (модули) | Кол-во часов | 1 | 2 | 3 | 4 | ∑ общее кол-во компетенций |
| Модуль 1. | | | | | | |
| Тема 1.1 | 4 | ОК-1 | ОК-2 | | | 2 (0,5) |
| Тема 1.2 | 9 | ОК-1 | ОК-2 | ОК-3 | | 3 (0,33) |
| Тема 1.3 | 10 | ОК-1 | ОК-6 | ПК-1 | ПК-14 | 4 (0,4) |
| Тема 1.4 | 14 | ОК-1 | ОК-6 | ПК-2 | ПК-14 | 4 (0,28) |
| Тема 1.5 | 4 | ОК-1 | | | ПК-14 | 2 (0,5) |
| Тема 1.6 | 4 | ОК-1 | | | ПК-14 | 2 (0,5) |
| Модуль 2. | | | | | | |
| Тема 2.1 | 2 | ОК-1 | ПК-1 | | | 2 (1) |
| Тема 2.2 | 8 | ОК-1 | ОК-3 | ПК-2 | ПК-14 | 4 (0,5) |
| Тема 2.3 | 9 | ОК-1 | ОК-3 | ПК-2 | ПК-14 | 4 (0,44) |
| Модуль 3. | | | | | | |
| Тема 3.1 | 6 | ОК-1 | ОК-3 | | | 2 (0,33) |
| Тема 3.2 | 18 | ОК-1 | ОК-3 | ПК-4 | ПК-14 | 4 (0,22) |
| Тема 3.3 | 7 | ОК-1 | ОК-8 | ПК-6 | ПК-14 | 4 (0,57) |
| Тема 3.4 | 13 | ОК-1 | ОК-2 | ПК-8 | ПК-14 | 4 (0,31) |
| Модуль 4. | | | | | | |
| Тема 4.1 | 8 | ОК-1 | ПК-3 | ПК-4 | ПК-14 | 4 (0,5) |
| Тема 4.2 | 6 | ОК-1 | ОК-2 | ПК-8 | | 3 (0,5) |
| Модуль 5. | | | | | | |
| Тема 5.1 | 4 | ОК-1 | ПК-8 | | | 2 (0,5) |
| Тема 5.2 | 9 | ОК-1 | ОК-8 | ПК-5 | ПК-8 | 4 (0,44) |
| Тема 5.3 | 10 | ОК-1 | ОК-3 | ПК-6 | ПК-14 | 4 (0,4) |
| Тема 5.4 | 11 | ОК-1 | ОК-6 | ПК-2 | ПК-3 | 4 (0,36) |
| Тема 5.5 | 15 | ОК-1 | ОК-8 | ПК-2 | ПК-5 | 4 (0,27) |
| Модуль 6. | | | | | | |
| Тема 6.1 | 10 | ОК-1 | ОК-3 | ПК-1 | ПК-2 | 4 (0,4) |
| Тема 6.2 | 5 | ОК-1 | ПК-1 | ПК-6 | | 3 (0,6) |
| Тема 6.3 | 6 | ОК-1 | ПК-4 | ПК-14 | | 3 (0,5) |
| Тема 6.4 | 8 | ОК-1 | ПК-8 | | | 2 (0,25) |
| Модуль 7. | | | | | | |
| Тема 7.1 | 8 | ОК-1 | ПК-1 | ПК-2 | ПК-3 | 4 (0,5) |
| Тема 7.2 | 8 | ОК-1 | ПК-1 | ПК-2 | ПК-3 | 4 (0,5) |
| Экзамены | 72 | ОК-1 | ПК-2 | ПК-3 | ПК-5 | 4 (0,05) |
| Итого | 288 | | | | | 90 (0,312) |
4.5. Дидактический минимум учебно-образовательных модулей дисциплины
| № п/п | Наименование модуля дисциплины | Дидактический минимум |
| 1 | Статика | Статика – один из разделов теоретической механики. Вопросы, изучаемые в разделе «Статика» и их значение для освоения других технических дисциплин. |
| 2 | Кинематика точки | Кинематика – один из разделов теоретической механики. Задачи кинематики. Кинематика точки. Основные понятия, характеризующие изучение кинематики точки. |
| 3 | Кинематика твёрдого тела и сложного движения точки | Виды движения твёрдого тела. Определение и основные характеристики различных движений твёрдого тела и точек тела. Сложное движение точки, его определение. Составляющие сложного движения точки. Абсолютная скорость, абсолютное ускорение точки. |
| 4 | Динамика точки | Основные законы механики. Две задачи динамики, их значимость. Движение точки в неинерциальной системе отсчёта. Особенности этого движения. |
| 5 | Динамика механической системы. Основы аналитической механики | Определение и классификация основных характеристик механической системы. Принцип относительности классической механики. Аналитические методы исследования движения механической системы. Дифференциальные уравнения Лагранжа II рода и его значение для решения задач механики. |
| 6 | Основные теоремы динамики | Основные теоремы динамики: теорема об изменении кинематической энергии системы; теорема о движении цента масс системы; теорема об изменении количества движения системы; теорема об изменении кинетического момента системы. Значение этих теорем при исследовании движения механических систем. Основные особенности. |
| 7 | Колебания механической системы | Устойчивость равновесия механической системы. Малые свободные колебания механической системы с двумя и n-степенями свободы. Основные характеристики этих колебаний. |
4.6. Содержание учебно-образовательных модулей
Модуль 1. СТАТИКА.
- Введение. Предмет теоретической механики. Значение механики в естествознании и технике. Механическое движение – одна из форм движения материи. Исторические этапы развития механики. Основные понятия. Аксиомы статики. Связи и реакции связей.
- Система сходящихся сил. Геометрический способ определения равнодействующей системы сходящихся сил. Геометрическое условие равновесия. Аналитический способ определения равнодействующей. Аналитические условия и уравнения равновесия системы сходящихся сил.
1.3. Момент силы относительно точки и оси. Зависимость между ними. Понятие о паре сил. Момент пары сил как вектор. Теоремы об эквивалентности пар сил. Свойства пар сил. Сложение пар сил, расположенных на плоскости и в пространстве. Условия равновесия системы пар сил.
1.4. Система сил, произвольно расположенных на плоскости. Приведение сил к центру. Главный вектор и главный момент, их вычисление. Аналитические условия и уравнения равновесия произвольной пространственной системы сил, произвольной плоской и системы параллельных сил. Возможные случаи приведения произвольной системы сил. Теорема Вариньона о моменте равнодействующей. Инварианты статики. Равновесие сочлененной системы тел.
1.5. Центр системы параллельных сих. Радиус-вектор и координаты центра параллельных сил. Центр тяжести тела. Способы нахождения центра тяжести.
1.6. Трение. Виды трения. Законы трения скольжения. Угол трения и конус трения. Понятие о трении качения. Методы решения задач о равновесии твёрдых тел при наличии трения.
Модуль 2. КИНЕМАТИКА ТОЧКИ.
2.1. Введение в кинематику. Задача кинематики. Кинематика точки. Способы задания движения точки. Уравнения траектории точки.
2.2. Определение скорости при векторном, координатном и естественном способах задания движения точки.
2.3 Ускорение точки при векторном и координатном способах задания движения. Естественные оси координат. Вектор кривизны, радиус кривизны траектории. Ускорение при естественном способе задания движения точки.
Модуль 3. КИНЕМАТИКА ТВЁРДОГО ТЕЛА И СЛОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ ТОЧКИ.
3.1. Поступательное движение твердого тела. Теорема о траекториях, скоростях и ускорениях точек твердого тела при поступательном движении. Вращение тела вокруг неподвижной оси. Уравнения вращения. Угловая скорость и угловое ускорение тела. Скорость и ускорения точек тела при вращение вокруг неподвижной оси. Векторные выражения скорости, касательного и нормального ускорения точки вращающегося тела.
3.2. Плоскопараллельное движение твердого тела. Разложение движения плоской фигуры на поступательное и вращательное. Уравнения движения плоской фигуры. Определение скоростей точек плоской фигуры Теоремы о скоростях точек фигуры. Свойства скоростей точек фигуры, лежащих на одной прямой. Мгновенный центр скоростей. Определение скоростей точек плоской фигуры с помощью мгновенного центра скоростей. Определение ускорений точек плоской фигуры. Теорема об ускорениях точек плоской фигуры. Мгновенный центр ускорений. Способы определения мгновенного центра ускорений. Определение ускорения точек с помощью мгновенного центра ускорений.
3.3. Сферическое движение твёрдого тела. Углы Эйлера. Мгновенная ось вращения. Угловая скорость и угловое ускорение твёрдого тела. Скорость и ускорение точек твёрдого тела. Теорема Ривальса.
3.4. Сложное движение точки. Относительное, переносное и абсолютное движение точки. Теорема о сложении скоростей. Теорема Кориолиса о сложении ускорений. Ускорение Кориолиса, причина его появления. Модуль и направление ускорения Кориолиса. Частный случай поступательного переносного движения.
Модуль 4. ДИНАМИКА ТОЧКИ.
4.1. Введение в динамику. Предмет динамики. Динамика точки. Основные понятия и определения. Законы механики. Дифференциальные уравнения движения свободной материальной точки в декартовых координатах. Естественные уравнения движения. Две основные задачи динамики. Решение первой задачи. Вторая задача динамики. Интегрирование дифференциальных уравнений движения в простейших случаях.
- Динамика относительного движения материальной точки. Неинерциальная система отсчёта. Принцип относительности классической механики.
Модуль 5. ДИНАМИКА МЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ. ОСНОВЫ АНАЛИТИЧЕСКОЙ МЕХАНИКИ.
5.1. Введение в динамику механической системы. Основные понятия, определения. Центр масс системы. Радиус-вектор и координаты центра масс системы. Классификация сил. Геометрия масс. Радиус инерции. Теорема Штейнера-Гюйгенса. Момент инерции тела относительно оси любого направления. Главные и главные центральные оси инерции. Примеры вычисления моментов инерции однородных тел.
5.2. Принцип Даламбера для материальной точки и несвободной механической системы. Приведение сил инерции точек твердого тела к центру. Главный вектор и главный момент сил инерции. Приведение сил инерции при поступательном движении тела, вращении вокруг неподвижной оси и плоскопараллельном движении.
5.3. Работа силы. Работа постоянной силы. Элементарная работа силы и ее аналитическое выражение. Работа сил тяжести и силы упругости. Работа силы, приложенной к вращающемуся телу. Возможные перемещения. Классификация связей. Уравнение связей. Идеальные связи. Принцип возможных перемещений. Общее уравнение динамики.
5.4. Кинетическая энергия системы. Теорема Кёнига. Вычисление кинетической энергии твердого тела при различных случаях его движения. Элементы теории поля. Потенциальное силовое поле. Силовая функция. Работа силы потенциального силового поля на конечном перемещении точки. Потенциальная энергия. Эквипотенциальные поверхности.
5.5 Обобщенные координаты. Обобщенные силы и способы их вычисления. Уравнения равновесия механической системы в обобщенных координатах. Уравнения Лагранжа 2-го рода. Уравнения Лагранжа для консервативных систем. Кинетический потенциал системы.
Модуль 6. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕМЫ ДИНАМИКИ.
6.1. Теорема об изменении кинетической энергии материальной системы.
6.2. Теорема о движении центра масс системы. Дифференциальные уравнения движения центра масс системы. Закон сохранения движения центра масс.
6.3. Количество движения материальной точки и механической системы. Импульс силы и его проекции на координатные оси. Теорема об изменении количества движения механической системы. Закон сохранения количества движения.
6.4. Момент количества движения точки относительно центра и оси. Кинетический момент системы относительно центра и оси. Кинетический момент вращающегося тела. Теорема об изменении кинетического момента механической системы. Закон сохранения кинетического момента.
Модуль 7. КОЛЕБАНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ.
7.1. Понятие об устойчивости равновесия. Малые свободные колебания механической системы с одной степенью свободы. Амплитуда, частота, период колебаний.
7.2. Малые свободные колебания механической системы с двумя или n-степенями свободы, их свойства, собственные частоты и коэффициенты формы.
4.7. Лабораторный практикум
Лабораторный практикум является аудиторной работой в малых группах. Целью лабораторного практикума является:
- подтверждение теоретического материала, полученного на лекционных занятиях, путём проведения небольших по объёму исследований по изучаемой теме на макетах механизмов в условиях лабораторий вуза;
- приобретение практических навыков и инструментальных компетенций в области постановки и проведения исследований.
Перед проведением лабораторных занятий студенты должны освоить требуемый теоретический материал и процедуры выполнения лабораторной работы по выданным им предварительно учебным и методическим материалам.
Темы лабораторных работ
| № п/п | Учебно-образовательный модуль. Цели лабораторного практикума | Наименование лабораторных работ |
| 1 | МОДУЛЬ 4. Цель: Изучение двух задач динамики. Составление и интегрирование дифференциальных уравнений для прямолинейного и криволинейного движения точки в случаях действия сил постоянных, функций времени, функций положения точки и функций скорости. Изучение динамики материальной точки в неинерциальной системе отсчёта. Знакомство с понятиями сил инерции от переносного ускорения и ускорения Кориолиса. Освоение принципа относительности классической механики. |
|
| 2 | МОДУЛЬ 5. Цель: Изучение принципа Даламбера для определения реакций связей, наложенных на механическую систему. Освоение принципа возможных перемещений и общего уравнения динамики для решения конкретных задач. Изучение и применение дифференциальных уравнений Лагранжа II рода для исследования движения механических систем. |
|
| 3 | МОДУЛЬ 6. Цель: Изучение основных теорем динамики и их применение для исследования движения механических систем. Следствия, характеризующие основные теоремы динамики. |
|
| 4 | МОДУЛЬ 7. Цель: Изучение колебательного процесса механических систем. Научить студентов определять устойчивость равновесия. Исследовать малые свободные колебания механических систем с двумя и n-степенями свободы и научиться определять основные характеристики: амплитуду, частоту, период. Ознакомиться с понятиями собственные частоты и коэффициенты формы. |
|