МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Саратовский государственный аграрный университет
имени Н.И. Вавилова»
СОГЛАСОВАНО УТВЕРЖДАЮ
Заведующий кафедрой Декан факультета / Павлов И.М. / _ / Соловьев Д.А. / «_» _2013 г. «_» 2013 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)
Дисциплина МЕХАНИКА. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА Направление 280100.62 Природообустройство и подготовки водопользование Профиль Мелиорация, рекультивация и охрана земель подготовки Квалификация (степень) Бакалавр выпускника Нормативный срок 4 года обучения Форма обучения Очная Количество часов в т.ч. по семестрам Всего 1 2 3 4 5 6 7 Общая трудоемкость 3 дисциплины, ЗЕТ Общее количество часов 108 Аудиторная работа – всего, 54 в т.ч.:лекции 18 лабораторные 18 практические 18 Самостоятельная работа 54 Количество рубежных х контролей Форма итогового контроля х зач.
Курсовой проект (работа) Разработчик: ст. преподаватель Топырин Н.А. _ (подпись) Саратов 1. Цель освоения дисциплины Целью освоения дисциплины «Механика. Теоретическая механика»
является формирование у студентов навыков решения инженерных задач и использования полученных результатов в профессиональной деятельности.
2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО В соответствии с учебным планом по направлению подготовки 280100. Природообустройство и водопользование дисциплина «Механика.
Теоретическая механика» относится к базовой части профессионального цикла.
Дисциплина базируется на знаниях, имеющихся у студентов при получении среднего (полного) общего или среднего профессионального образования, а также при изучении дисциплин «Математика» и «Физика» в университете.
Для качественного усвоения дисциплины студент должен:
знать: физические основы механики; элементы векторной алгебры, аналитической геометрии, дифференциального и интегрального исчисления;
уметь: применять полученные знания математики к решению задач теоретической механики.
Дисциплина «Механика. Теоретическая механика» является базовой для изучения следующих дисциплин: «Механика. Сопротивление материалов», «Гидравлика каналов» и др.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в процессе изучения дисциплины Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих общекультурных и профессиональных компетенций:
«обладать способностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин, методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования при решении профессиональных задач» (ПК-1).
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать: законы кинематики: общий случай движения свободного твердого тела; абсолютное и относительное движение точки; законы статики и динамики: механическую систему; систему сил; аналитические условия равновесия произвольной системы сил; принцип Даламбера для материальной точки; принцип возможных перемещений; обобщенные координаты системы;
дифференциальные уравнения движения механической системы в обобщенных координатах или уравнения Лагранжа второго рода;
Уметь: решать системы уравнений равновесия твердого тела, движения материальной точки и механической системы (в обобщенных координатах);
Владеть: навыками компоновки инженерных сооружений и зданий, расчета и конструирования плит, балок, ферм, стоек, колонн и средств их соединений.
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, часов, из них аудиторная работа – 54 ч., самостоятельная работа – 54 ч.
п/п Введение в статику: Предмет величины. Предмет и аксиомы статики. Связи и реакции равновесия плоской системы
ПЗ Т ВК ПО
сходящихся сил равновесия плоской системыЛЗ Т ТК УО
сходящихся сил Плоская система сходящихся приложенных в одной точке.Разложение силы на две сходящиеся составляющие.
Проекция вектора на ось.
Определение вектора по его Аналитическое определение равнодействующей плоской Условия равновесия плоской Теорема о равновесии трех непараллельных сил лежащих в одной плоскости.
Система двух параллельных направленных в одну сторону.
Сложение двух не равных по модулю параллельных сил, противоположные стороны.
Разложение силы на две параллельные ей составляющие.
ПЗ Т ТК УО
система силЛЗ Т ТК РГР
7 Теория пар на плоскости.Момент силы относительно точки: Пара сил. Момент силы относительно точки (центра).
Свойства пар. Сложение пар.
Условие равновесия пар.
произвольно на плоскости:
параллельном переносе силы.
Приведение плоской системы сил к одному центру. Главный вектор и главный момент.
произвольной плоской системы сил. Теорема Вариньона о моменте равнодействующей.
произвольной плоской системы сил. Уравнения равновесия плоской системы параллельных
ПЗ Т ТК УО
пространстве 9 ПроизвольнаяЛЗ Т ТК УО
10 Трение: Два основных вида трения. Трение скольжения.Угол и конус трения. Трение качения.
Пространственная система сил: Пространственная система сходящихся сил. Момент силы относительно оси. Условия равновесия системы сил, как пространстве. Уравнения равновесия пространственной системы параллельных сил.
Центр Параллельных сил и центр тяжести тела: Центр параллельных сил. Понятие о центре тяжести тела.
Положение центра тяжести некоторых однородных тел Определение положения центра тяжести фигур и тел сложной формы.
ПЗ Т ТК УО
13 Введение в кинематику:Предмет и основные понятия кинематики. Способы задания движения точки.
Скорость точки: Понятие скорости точки. Определение естественном и координатном способе задания ее движения.
Ускорение точки: Понятие ускорения точки. Определение естественном и координатном способе задания ее движения.
Частные случаи движения точки: Равномерное движение точки. Равнопеременное движение точки.
14 Определение скорости и
ЛЗ Т ТК РГР
задания движенияЛЗ Т ТК УО
твердого тела 16 Простейшие виды движения твердого тела: Поступательное движение. Вращательное движение.Сложное движение точки:
Абсолютное, относительное и переносное движения точки.
Теорема сложения скоростей.
Разложение скорости точки на составляющие.
Понятие сложного движения плоскопараллельного движения тела. Разложение движения плоской фигуры на поступательное и вращательное.
Теорема о проекциях скоростей Мгновенный центр скоростей фигуры. Теорема об ускорениях точек плоской фигуры 17 Плоскопараллельное движение
ЛЗ Т ТК УО
движение тела 19 Введение в динамику: Предмет динамики и ее две основные динамики. Дифференциальные материальной точки в векторной и координатной форме.движения материальной точки:
Понятие о силе инерции.
Дифференциальные уравнения материальной точки. Частные случаи относительного движения 20. Динамика прямолинейного и
ПЗ Т ТК РГР
материальной точки 21. Центр масс механическойЛЗ Т ТК УО
точки и системы.22. Центр масс механической системы: Масса и центр масс системы. Теорема о движении центра масс. Закон сохранения движения центра масс.
Импульс силы. Теоремы об изменении количества движения механической системы. Закон сохранения количества движения механической системы.
Момент количества движения Теоремы об изменении момента механической системы. Закон сохранения кинетического момента механической системы.
Динамика вращательного движения твердого тела:
Момент инерции твердого тела инерции. Дифференциальные уравнения вращения твердого тела вокруг неподвижной оси.
Сохранение кинетического системы. Теорема ШтейнераГюйгенса. Моменты инерции простейших тел.
23.
ЛЗ Т ТК УО
24.
ЛЗ Т ТК УО
движения твердого тела Работа и мощность: Работа 25.прямолинейном перемещении.
Работа силы приложенной к вращающемуся твердому телу.
Мощность силы.
Кинетическая энергия твердого тела в различных случаях его Принцип Даламбера для одной материальной точки и системы Динамические реакции.
Уравнения Лагранжа 2-го Обобщенная сила. Уравнения Лагранжа 2-го рода.
26.
ПЗ Т ТК УО
механической системы Примечание:Условные обозначения:
Виды аудиторной работы: Л – лекция, ЛЗ – лабораторное занятие, ПЗ – практическое занятие.
Формы проведения занятий: В – лекция-визуализация, Т – лекция/занятие, проводимое в традиционной форме.
Виды контроля: ВК – входной контроль, ТК – текущий контроль, РК – рубежный контроль, ТР – творческий рейтинг, ВыхК – выходной контроль.
Форма контроля: УО – устный опрос, ПО – письменный опрос, КЛ – конспект лекции, РГР – расчетно-графическая работа, З – зачет.
Для успешной реализации образовательного процесса по дисциплине «Механика. Теоретическая механика» и повышения его эффективности используются как традиционные педагогические технологии, так и методы активного обучения: лекция-визуализация.
Удельный вес занятий, проводимых с использованием активных и интерактивных методов обучения, в целом по дисциплине составляет 25 % аудиторных занятий (в ФГОС не менее 20 %).
6. Оценочные средства для проведения входного, рубежного и 1. Теорема Пифагора.
2. Теорема синусов.
3. Теорема косинусов.
4. Длина окружности.
5. Скалярное произведение двух векторов.
6. Смешанное произведение двух векторов.
7. Производные дроби.
8. Производные произведения.
9. Производная постоянной величины.
10. Производная тригонометрических функций.
11. Интеграл дифференциала.
12. Интеграл дифференциального уравнения.
13. Упрощение алгебраических выражений.
Вопросы, рассматриваемые на аудиторных занятиях Несвободное тело. Связи и реакция связей.
Принцип освобождаемости от связей.
Геометрический способ сложения сходящихся сил (параллелограмм, треугольник, многоугольник).
Разложение силы на составляющие.
Проекция силы на ось и на плоскость.
Аналитический способ сложения сходящихся сил.
Теорема о проекции равнодействующей силы на ось.
8. Условия равновесия системы сходящихся сил в геометрической и аналитической форме.
9. Момент силы относительно точки на плоскости.
10. Сложение системы параллельных сил на плоскости. Центр системы параллельных сил.
11. Общие формулы для координат центра параллельных сил. Сложение двух сил, направленных в одну сторону.
12. Условия равновесия плоской системы параллельных сил. Сложение двух сил, направленных в противоположные стороны.
13. Пара сил и ее основные свойства.
14. Момент пары сил.
15. Сложение пар, лежащих в одной плоскости.
16. Условие равновесия плоской системы пар.
17. Приведение плоской системы сил к данному центру (метод Пуансо).
18. Главный вектор и главный момент.
19. Независимость главного вектора и зависимость главного момента от выбора центра приведения.
20. Аналитические условия равновесия произвольной плоскости системы 21. Теорема Вариньона. Следствие из нее.
22. Проекции силы на координатные оси. Метод двойного проектирования.
23. Разложение вектора по трем координатным осям.
24. Аналитическое определение равнодействующей системы сходящихся сил в пространстве.
25. Аналитическое условие равновесия системы сходящихся сил в пространстве.
26. Момент силы относительно точки как вектор.
27. Выражение момента силы с помощью векторного произведения.
28. Момент силы относительно оси.
29. Связь между моментами относительно точки и оси.
30. Главный вектор и главный момент пространственной системы сил 31. Теорема о моменте равнодействующей (Вариньона).
32. Условие равновесия произвольной пространственной системы сил.
33. Понятие о центре тяжести.
34. Общие формулы для координат центра тяжести.
35. Определение центра тяжести однородных тяжелых линий, плоских фигур и тел.
36. Метод отрицательных площадей и объемов.
Вопросы для самостоятельного изучения 1. Основные понятия статики: абсолютно твердое тело, материальная точка, сила, уравновешивающая сила, равнодействующая сила, эквивалентные системы сил, уравновешивающая система сил.
2. Аксиомы статики. Следствия из аксиом статики.
3. Теорема о трех непараллельных силах.
4. Понятие о плоской шарнирной ферме.
5. Статически определимые фермы и статически неопределимые фермы.
6. Аналитические способы определения усилий в стержнях плоской фермы: способ вырезания узлов, способ Риттера.
7. Основные свойства пары сил на плоскости.
8. Перенос центра приведения плоской системы сил.
9. Частные случаи приведения произвольной плоской системы сил.
10. Аналитическое выражение моментов силы относительно координатных осей.
11. Приведение пространственной системы сил к данному центру.
12. Определение центра тяжести треугольника, дуги окружности, сектора 13. Трение скольжения. Угол, конус трения.
14. Трение качения.
Вопросы, рассматриваемые на аудиторных занятиях 1. Способы задания движения точки.
2. Скорость точки при векторном способе задания движения.
3. Ускорение точки при векторном способе задания движения.
4. Координатный способ задания движения. Определение уравнения траектории по уравнениям движения точки.
5. Естественный способ задания движения. Скорость точки при естественном способе задания движения.
6. Проекции полного ускорения точки на естественные оси (касательное и нормальное ускорение).
7. Касательное и нормальное ускорение точки в частных случаях движения (равномерное, неравномерное, прямолинейное, криволинейное).
8. Связь между координатным и естественным способами задания движения точки.
9. Определение и основное свойство поступательного движения твердого тела.
10. Вращательное движение твердого тела. Закон вращения, угловая скорость и угловое ускорение.
11. Линейная (окружная) скорость (модуль) и ускорение точки вращающегося твердого тела.
12. Равномерное вращение твердого тела. Закон вращения, угловая скорость.
13. Равнопеременное вращение твердого тела. Закон вращения, угловая скорость.
14. Плоскопараллельное движение твердого тела. Уравнение плоскопараллельного движения.
15. Теорема о разложении плоского движения на поступательное и вращательное.
16. Теорема о скоростях двух точек плоской фигуры.
17. Мгновенный центр скоростей.
18. Различные случаи определения положения мгновенного центра скоростей.
19. Определение скоростей точек плоской фигуры при помощи мгновенного центра скоростей.
20. Теорема о проекциях скоростей двух точек плоской фигуры.
21. Сложное движение точки. Абсолютное, относительное и переносное движение.
22. Теорема о сложении скоростей точки, совершающей сложное движение.
23. Теорема о сложении ускорений точки, совершающей сложное движение (теорема Кориолиса).
24. Определение модуля и направления поворотного (Кориолисова) ускорения.
Основные понятия и определения кинематики.
Скорость и ускорение точки при координатном способе задания ее движения.
Угловая скорость и угловое ускорение вращающегося твердого тела как векторы.
Произвольное движение твердого тела.
Вопросы, рассматриваемые на аудиторных занятиях 1. Дифференциальные уравнения движения точки в векторной форме.
2. Дифференциальные уравнения движения точки в координатной 3. Дифференциальные уравнения движения точки в естественной форме.
4. Две основные задачи динамики точки и методика их решения.
5. Понятие о силе инерции материальной точки.
6. Виды сил инерции материальной точки.
7. Динамика относительного движения точки.
8. Масса механической системы. Определение положения центра масс системы.
9. Дифференциальное уравнение движения системы.
10. Теорема о движении центра масс механической системы.
11. Закон сохранения движения центра масс системы.
12. Количество движения материальной точки и механической системы.
13. Импульс силы.
14. Теорема об изменении количества движения материальной точки.
15. Теорема об изменении количества движения материальной системы.
16. Закон сохранения количества движения механической системы.
17. Момент количества движения точки относительно некоторого центра.
18. Кинетический момент механической системы относительно данной 19. Теорема об изменении момента количества движения точки.
20. Теорема об изменении кинетического момента механической системы.
21. Закон сохранения кинетического момента механической системы.
22. Теорема о моментах инерции твердого тела относительно параллельных осей (теорема Штейнера-Гюйгенса).
23. Работа постоянной силы. Теорема о работе равнодействующей силы.
24. Аналитическое определение работы силы.
25. Работа переменной силы.
26. Работа силы во вращательном движении.
27. Понятие мощности силы. Мощность силы в прямолинейном и вращательном движениях.
28. Кинетическая энергия материальной точки.
29. Кинетическая энергия механической системы.
30. Теорема о кинетической энергии материальной точки и механической системы.
31. Свободные колебания в среде без сопротивления и с сопротивлением.
32. Вынужденные колебания. Явление резонанса.
33. Принцип Даламбера для материальной точки и механической системы.
34. Приведение сил инерции точек твердого тела к простейшему виду в различных случаях движения тела.
35. Возможные перемещения механической системы.
36. Идеальные связи.
37. Принцип возможных перемещений.
38. Общее уравнение динамики системы.
39. Число степеней свободы системы.
40. Обобщенные координаты, скорости и силы.
41. Уравнения Лагранжа 2-го рода.
Основные понятия и законы динамики.
Система единиц. Основные и производные единицы для измерения механических величин в различных системах единиц.
Классификация сил в динамике системы. Свойства внутренних сил системы.
Динамика плоскопараллельного движения твердого тела.
Работа силы тяжести и упругости.
Кинетическая энергия тела при различных случаях движения.
Силы инерции свободной и несвободной материальной точки.
Основные понятия и определения теории удара. Основные теоремы.
Прямой и косой удары. Соударение двух тел.
1. Основные понятия и аксиомы статики.
2. Связи и реакции связей.
3. Проекция силы на ось.
4. Условия равновесия системы сходящихся сил.
5. Способы определения усилий в стержнях плоской фермы.
6. Момент силы относительно точки на плоскости.
7. Пара сил и ее основные свойства.
8. Момент пары сил.
9. Приведение плоской системы сил к данному центру (метод Пуансо).
10. Главный вектор и главный момент.
11. Частные случаи приведения произвольной плоской системы сил.
«