Рабочая программа для студентов I и 2 курса специальности 270204 «Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство»(С) очной формы обучения по направлению 270200
| Вид материала | Рабочая программа |
- Рабочая программа для студентов VI курса по специальности 290900 Строительство железных, 167.45kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине «развитие путейско-строительного дела» для, 305.8kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине «расчеты и проектирование элементов железнодорожного, 476.14kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине «предпринимательство и малый бизнес» Для, 1058.99kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине «инженерная геодезия» для студентов 3 курса, 610.25kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине «Общий менеджмент», 924.05kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине «Инженерная геодезия», 583.15kb.
- Пособие и методические указания к выполнению курсовой работы, 639.04kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине «технология, механизация и автоматизация, 767.76kb.
- Конспект лекций для студентов заочного факультета специальности, 635.99kb.
Российский государственный открытый
технический университет путей сообщения
Одобрено кафедрой Утверждено
«Теоретическая и прикладная деканом факультета
механика» «Транспортные средства»
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА
Рабочая программа для студентов
I и 2 курса специальности 270204 «Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство»(С)
очной формы обучения по направлению 270200
«Транспортное строительство»
РГОТУПС
Москва – 2007
Программа составлена в соответствии
с Государственным образовательным стандартом
высшего профессионального образования
в соответствии с государственными требованиями
к минимуму содержания
и уровню подготовки по специальности
270204 (С) инженера путей сообщения
Составители: канд. техн. наук, профессор Капранов И.В.
канд. техн. наук, доцент Дубровин В.С.,
канд. физ. мат. наук, ст. преп. Приказчиков Д.А.
© Российский государственный открытый
технический университет путей сообщения,
2007
1. ЦЕЛЬ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Теоретическая механика занимает особое место среди фундаментальных наук. Эта общенаучная дисциплина наряду с физикой и математикой составляет основу физико-математического образования. Она играет роль связующего звена между физикой, математикой и общеинженерными дисциплинами, к которым относятся сопротивление материалов, строительная механика, теория механизмов и машин, детали машин, гидравлика и др.
Теоретическая механика является первым потребителем физических законов и математических алгоритмов, и в тоже время одной из первых дисциплин, в которой студенты встречаются с объектами реального мира.
Целью данной дисциплины является изучение общих законов движения и равновесия материальных тел, отражающих взаимодействие между этими телами.
Теоретическая механика наряду с математикой имеет огромное общеобразовательное значение. Изучение этой дисциплины развивает логическое и техническое мышление, вводит в понимание широкого круга явлений, относящихся к механическому движению.
2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ.
ИЗУЧИВ ДИСЦИПЛИНУ, СТУДЕНТ ДОЛЖЕН:
2.1. Иметь представление об основных понятиях, определениях, законах и принципах механики.
2.2. Знать, уметь составлять и использовать расчетные схемы (модели) механизмов и машин, элементов конструкций подвижного состава железных дорог и строительного железнодорожного транспорта.
2.3. Иметь опыт применения уравнений, законов и принципов механики для анализа механических процессов взаимодействия указанных выше материальных систем.
3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
| Вид учебной работы | Всего часов | Курс |
| Общая трудоемкость дисциплины | Из учебного плана 270 ч. | 1 и 2 курсы |
| Аудиторные занятия Лекции Практические занятия Лабораторный практикум Самостоятельная работа Контрольная работа Курсовая работа Курсовой проект Вид итогового контроля | 180 ч. 72 ч. 108 ч. - 90 ч. - - - | Экзамен 2 семестр 3 семестр 4 семестр |
4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1. Раздел дисциплины и виды занятий
| № п\п | Раздел дисциплины | Лекции, час | Практич. занятия, | Лаборат. практикум, час |
| 1 | Раздел 1 Статика | 18 | 26 | - |
| 2 | Раздел 2 Кинематика | 18 | 26 | - |
| 3 | Раздел 3 Динамика | 36 | 52 | - |
4.2. СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИНАХ.
РАЗДЕЛ 1. СТАТИКА
1.1. Введение в статику.
Предмет статики. Скалярные и векторные величины в теоретической механике. Типы векторов. Связи и реакции связей. Принцип освобождаемости от связей. Простейшие типы связей и их реакции.
1.2. Сила и характеристики ее действия.
Проекция силы на ось и на плоскость. Векторный момент силы относительно точки. Алгебраический момент силы относительно точки. Моменты силы относительно оси. Аналитические выражения для моментов силы относительно осей координат.
1.3. Пара сил и характеристика ее действия.
Пара сил. Векторный и алгебраический моменты пары. Простейшие теоремы о парах сил. Эквивалентные пары. Элементарные операции, выполняемые над парами сил.
1.4. Система сил и характеристики ее действия.
Сложения двух сил, приложенных к одной точке тела под углом друг к другу (правило параллелограмма сил). Главный вектор системы сил, его проекции на оси координат. Главный векторный момент системы сил, относительно точки (центра), проекции на оси координат. Понятие о приведении системы сил к простейшему виду (к равнодействующей силе, паре сил и силовому винту).
1.5. Условия равновесия различных систем сил.
Условия равновесия произвольной пространственной системы сил в векторной и аналитической форме. Условия равновесия частных случаев систем сил (пространственная система параллельных сил; пространственная система сходящихся сил; плоская система сил; плоская система сходящихся сил).
1.6. Трение скольжения и трение качения.
Трение скольжения. Законы Кулона. Угол и конус трения. Трение качения.
1.7. Центр тяжести твердого тела.
Математические модели силы в виде скользящего и связанного вектора. Центр системы параллельных связанных сил. Центр тяжести тела. Центр тяжести объема, плоскости (пластики) и линии. Способы определения центров тяжести тел. Центры тяжести простейших однородных тел (треугольник, дуга окружности, сектор, конус).
РАЗДЕЛ 2. КИНЕМАТИКА
2.1. Введение в кинематику.
Предмет кинематики. Пространство и время в классической механике. Система отсчета. Задачи кинематики.
2.2. кинематика точки.
Способы задания движения точки. Вектор скорости точки. Вектор ускорения точки. Определение скорости и ускорения точки при координатном способе задания ее движения. Определение скорости и ускорения точки при естественном способе задания ее движения; касательное и нормальное ускорения точки. Равномерное и равнопеременное движения точки.
2.3. Поступательное и вращательное движение твердого тела.
Поступательное движения тела. Теорема о траекториях, скоростях и ускорениях точек тела при поступательном движении.
Вращательное движение тела; угловая скорость и угловое ускорение. Определение скоростей точек тела при вращательном движении.
2.4. Плоско-параллельное движение твердого тела
уравнения этого движения. Разложение плоско-параллельного движения на поступательное вместе с полюсом и вращательное вокруг полюса. Независимость угловой скорости и углового ускорения от выбора полюса. Определение скоростей точек тела при плоско-параллельном движении. Мгновенный центр скоростей. Определение ускорений точек тела. Мгновенный центр ускорений.
2.5. Движение твердого тела вокруг неподвижной точки.
Движение свободного твердого тела.
Движение тела вокруг неподвижной точки; геометрическая картина движения тела. Скорости и ускорения точек тела.
Общий случай движения свободного тела.
2.6. Сложное движения точки.
Составные части сложного движения точки. Теорема о сложении скоростей и теорема о сложении ускорений точки в сложном движении. Вычисление и построение ускорения Кориолиса.
2.7. Сложное движение твердого тела.
Сложение поступательных движений. Сложение вращательных движений вокруг двух параллельных и двух пересекающихся осей. Сложение поступательного и вращательного движений. Винтовое движение.
РАЗДЕЛ 3. ДИНАМИКА
3.1. Введение в динамику. Предмет динамики.
3.2. Динамика материальной точки.
Аксиомы (законы) динамики. Дифференциальные уравнения движения точки в различных системах координат. Две основные задачи динамики точки. Дифференциальные уравнения относительного движения точки; переносная и кориолисова силы инерции. Принцип относительности классической механики. Случай относительного покоя точки.
3.3. Введение в динамику материальной системы.
Материальная система. Принцип освобождаемости от связей. Внешние и внутренние силы. Свойства внутренних сил. Дифференциальные уравнения движения системы. Масса системы и ее центр масс. Моменты инерции. Зависимость между моментами инерции системы относительно параллельных осей (теорема Гюйгенса-Штейнера). Моменты инерции простейших однородных тел.
3.4. Теорема об изменении кинетической энергии.
Кинетическая энергия точки и системы. Вычисление кинетической энергии тела при поступательном, вращательном и плоскопараллельном движении. Элементарная и полная работа силы. Работа силы тяжести, линейной силы упругости, силы сухого трения. Работа сил, приложенных к вращающемуся телу. Теорема об изменении кинетической энергии.
Потенциальное силовое поле. Потенциальная энергия. Закон сохранения механической энергии системы при движении в потенциальном силовом поле.
3.5. Теорема об изменении количества движения.
Теорема о движении центра масс.
Количество движения точки и системы. Вычисление количества движения системы. Теорема об изменении количества движения. Законы сохранения количества движения. Теорема о движении центра масс. Законы сохранения скорости и координаты центра масс.
3.6. Теорема об изменении кинетического момента.
Кинетический момент точки и системы относительно центра и оси. Вычисление кинетического момента тела относительно оси при его вращательном движении. Теорема об изменении кинетического момента. Закон сохранения кинетического момента.
3.7. Элементы динамики твердого тела.
Дифференциальные уравнения поступательного и вращательного движения тела. Физический маятник и его малые свободные колебания. Дифференциальные уравнения плоско-параллельного движения тела.
3.8. Принцип Даламбера.
Принцип Даламбера для точки и системы. Следствия из принципа Даламбера для системы. Главный вектор и главный момент сил инерции точек системы относительного центра. Силы инерции точек при поступательном, вращательном и плоско-параллельном движении тела.
Определение динамических реакций подшипников при вращении твердого тела вокруг неподвижной оси.
3.9. Принцип возможных перемещений. Общее уравнение динамики.
Связи и их классификация. Возможные перемещения точки и системы. Возможная работа силы. Идеальные и неидеальные связи. Принцип возможных перемещений.
Обобщенные координаты. Число степеней свободы системы. Обобщенные силы. Способы вычисления обобщенных сил. Принцип возможных перемещений в обобщенных силах. Общее уравнение динамики.
3.10. Уравнения Лагранжа 2-го рода.
Общее уравнение динамики в обобщенных силах. Выражение обобщенной силы инерции с помощью кинетической энергии системы. Уравнение Лагранжа 2-го рода (дифференциальные уравнения движения системы в обобщенных координатах). Методика применения этих уравнений.
3.11. Свободные колебания материальной системы с двумя степенями свободы.
Основные допущения теории малых колебаний. Вычисление кинетической и потенциальной энергии системы с двумя степенями свободы. Вывод дифференциальных уравнений свободных колебаний. Уравнение частот.
12. Элементы теории удара.
Явление удара. Ударная сила и ударный импульс. Прямой центральный удар тела о неподвижную плоскость; упругий и неупругий удары. Коэффициент восстановления при ударе и его опытное определение. Теорема об изменении количества движения и теорема об изменении кинетического момента при ударе. Действие ударных сил на твердое тело, вращающееся вокруг неподвижной оси.
4.3. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ.
Лабораторный практикум не предусмотрен.
4.4. ПРАТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ.
| № п\п | № раздела дисциплин | Наименование практических занятий. |
| 1 | Раздел 1 Статика | Равновесие плоской системы сходящихся сил |
| 2 | 1 | Равновесие плоской системы сил |
| 3 | 1 | Равновесие составных конструкций (системы тел) |
| 4 | 1 | Равновесие пространственной системы сходящихся сил |
| 5 | 1 | Равновесие пространственной системы сил |
| 6 | 1 | Главный вектор и главный момент пространственной системы сил; их вычисление |
| 7 | 1 | Трение скольжения и трение качения |
| 8 | 1 | Центр тяжести твердого тела |
| 9 | Раздел 2 Кинематика | Кинематика точки |
| 10 | 2 | Кинематика точки |
| 11 | 2 | Вращательное движение твердого тела |
| 12 | 2 | Плоско-параллельное движение твердого тела |
| 13 | 2 | Сложное движение точки |
| 14 | 2 | Сложное движение твердого тела |
| 15 | 2 | Сферическое движение твердого тела |
| 16 | Раздел 3 Динамика | Первая основная задача динамики материальной точки |
| 17 | 3 | Вторая основная задача динамики материальной точки |
| 18 | 3 | Дифференциальные уравнения относительно движения материальной точки |
| 19 | 3 | Теорема об изменении кинетической энергии |
| 20 | 3 | Теорема об изменении количества движения. Теорема о движении центра масс |
| 21 | 3 | Теорема об изменении кинетического момента |
| 22 | 3 | Дифференциальное уравнение вращательного движения твердого тела |
| 23 | 3 | Малые свободные колебания физического маятника |
| 24 | 3 | Дифференциальные уравнения плоско-параллельного движения твердого тела |
| 25 | 3 | Принцип Даламбера для материальной точки |
| 26 | 3 | Принцип Даламбера для материальной системы |
| 27 | 3 | Принцип возможных перемещений |
| 28 | 3 | Общее уравнение динамики |
| 29 | 3 | Уравнение Лагранжа 2-го рода |
| 30 | 3 | Малые свободные колебания системы |
| 31 | 3 | Удар |
5. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА
Контрольная не предусмотрена.
6. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЛИТЕРАТУРА.
ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики. – М.: Наука, 2007.
2. Бутенин Н.В., Лунц Я.Л., Меркин Д.Р. Теоретическая механика в двух томах. Санкт-Петербург, 2004.
3. Никитин Н.Н. Курс теоретической механики. – М.: Наука, 2003.
4. Цывильский В.Л. Теоретическая механика. – М.: Высшая школа, 2004.
Дополнительная литература.
5. Яблонский А.А., Никифорова В.М. Курс теоретической механики. Часть 1. Статика. Кинематика. – М.: Высшая школа, 1984.
6. Яблонский А.А. Курс теоретической механики. Часть 2. Динамика. – М.: Высшая школа, 1984.
7. Мещерский И.В. Задачи по теоретической механике. Санкт-Петербург, 1995.
8. Капранов И.В. Теоретическая механика. Качение твердых тел. Учебное пособие. – М.: РГОТУПС, 1996.
9. Капранов И.В. Теоретическая механика. Часть 1. Статика. Учебное пособие. – М.: РГОТУПС, 2001.
10. Капранов И.В. Теоретическая механика. Часть 2. Кинематика. . – М.: РГОТУПС, 1999.
11. Капранов И.В., Дубровин В.С. Теоретическая механика. Динамика. Плоскопараллельное движение твердого тела. Методические указания к решению задач. – М.: РГОТУПС, 2000.
12. Капранов И.В., Дубровин В.С. Теоретическая механика. Общие теоремы динамики. Методические указания к решению задач. – М.: РГОТУПС, 2000.
13. Капранов И.В., Дубровин В.С., Киселева Е.И., Шумейко Г.С. Теоретическая механика. Динамика. Свободные колебания системы с одной степенью свободы. Примеры решения задач. Учебное пособие. – М.: РГОТУПС, 2001.
14. Капранов И.В., Федоринин Н.И., Алейников И.А. Принципы механики. Учебное пособие. – М.: РГОТУПС, 2002.
15. Капранов И.В., Федоринин Н.И. Принцип возможных перемещений. Учебное пособие. – М.: РГОТУПС, 2002.
16. Капранов И.В. Статика связанных сил и ее приложения. – М.: РГОТУПС, 2003.
17. Капранов И.В., Федоринин Н.И., Шумейко Г.С. Лекции по теоретической механике. Часть 1. Статика. Часть 2. Кинематика. – М.: РГОТУПС, 2005.
18. Капранов И.В. Лекции по теоретической механике. Часть 3. Динамика. – М.: РГОТУПС, 2006.
19. Алейников И.А., Меликджанов С.Г. Теоретическая механика. Использование ЭВМ в задачах динамики. Учебное пособие. - М.: РГОТУПС, 1998.
20. Алейников И.А., Ларченков А.М., Умаров А.С. Использование пакета МАТНСАД при решении задач теоретической механики. - М.: РГОТУПС, 1998.
21. Ким Ю.В., Кузник В.М. Теоретическая механика. Решение задач динамики на персональном компьютере. Учебное пособие. - М.: РГОТУПС, 1998.
22. Капранов И.В., Ким Ю.В., Кузник В.М. Теоретическая механика. Решение задач статики на персональном компьютере. Учебное пособие. - М.: РГОТУПС, 1998.
23. Капранов И.В., Кузник В.М., Шумейко Г.С. Теоретическая механика. Решение задач кинематики на персональном компьютере. Учебное пособие. - М.: РГОТУПС, 2001.
24. Алейников И.А. Практическое использование пакета МАТНСАД при решении задач. Учебное пособие. - М.: РГОТУПС, 2002.