Представление в ФОС : перечень вопросов
Аннотация к дисциплине
| Название дисциплины | Теоретическая механика | ||||||||||||||
| Номер | 23 | Академический год | семестр | 2 | |||||||||||
| кафедра | ТМиТММ | Программа | 27.03.03 «Системный анализ и управление» профиль «Менеджмент организационно-технических систем» | ||||||||||||
| Составитель | Полищук Дмитрий Феофанович, д.т.н., профессор Безбородов Александр Юрьевич, к.т.н. | ||||||||||||||
| Цели и задачи дисциплины, основные темы | Цели: создание основы для изучения общеинженерных и специальных дисциплин Задачи: -дать знания основных понятия статики и аксиом механики; -условия равновесия различных систем сил; -методы определения реакций связей и центра тяжести твердых тел; -методы определения кинематических характеристик при различных видах их движения материальной точки и твердого тела; -особенности динамики движения материальной точки в инерциальной и неинерциальной системах отсчета; -методы составления и решения дифференциальных уравнений движения материальной точки; -общие теоремы динамики и элементы аналитической механики; -дать понятия свободных и вынужденных колебаний; -дать понятия о резонансных явлениях; -методы гашения колебаний; -простейшие виды потери устойчивости; -типовые теории удара (стереомеханическая, энергетическая, волновая, синтезированные теория); -знания об особенностях расчёта балок, стержней, труб, валов; -типовые теории прочности; -предельные параметры нагружения механизмов с позиции прочности, устойчивости, удара. Знания типовые методики решения задач: равновесия составных балок, стержней; плоскопараллельного движения; сложного движения; линейного и вращательного движения тела, динамики материальной точки и тела, колебаний, удара. Умения: по типовым методикам проводить расчеты поставленных задач Навыки: -типовые приёмы творчества; -расчет по типовым методикам решения задач. Лекции (основные темы): Статика, кинематика, динамика Лабораторные работы: Составление расчетных схем в теоретической механике; определение коэффициентов трения скольжения; центр тяжести твердого тела; определение координат центра тяжести; исследование простейших движений материальной точки и твердого тела; определение кинематических характеристик кривошипно-ползунного механизма | ||||||||||||||
| Основная литература | 1. Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики [Текст]: учебник для втузов /Тарг С.М. - 17-е изд., стер. - М. : Высш. шк., 2007. - 416 с. (Экземпляры всего - 61) 2. Мещерский И.В. Задачи по теоретической механике [Текст]: учебное пособие для вузов /И.В. Мещерский; под ред.: В. А. Пальмова, Д. Р. Меркина. - Изд. 46-е, стер. - Санкт-Петербург; Москва; Краснодар: Лань, 2006. - 447 с. (Экземпляры всего - 148) | ||||||||||||||
| Технические средства | Специальные помещения - учебные аудитории для проведения занятий лекционного типа, оборудованные доской, экраном, проектором, столами, стульями Специальные помещения - учебные аудитории для проведения: занятий семинарского типа, групповых и индивидуальных консультаций, оборудованные доской, столами, стульями Специальные помещения - учебные аудитории для проведения текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации обучающихся, оборудованные доской, экраном, проектором, компьютерами с возможностью подключения к сети «Интернет», столами, стульями. Специальные помещения - учебные аудитории для организации и проведения самостоятельной работы студентов, оборудованные доской, компьютерами с возможностью подключения к сети «Интернет», столами, стульями | ||||||||||||||
| Компетенции | Приобретаются студентами при освоении дисциплины | ||||||||||||||
| ОПК-1. готовностью применять методы математики, физики, химии, системного анализа, теории управления, теории знаний, теории и технологии программирования, а также методов гуманитарных, экономических и социальных наук; ОПК-3. способностью представлять современную научную картину мира на основе знаний основных положений, законов и методов естественных наук и математики. | |||||||||||||||
| Зачетных единиц | 3 | Форма прове-дения занятий | Лекции | Практические занятия | Лабораторные работы | Самостоятельная работа | |||||||||
| Всего часов | 32 | 16 | 16 | 44 | |||||||||||
| Виды контроля | Диф.зач /зач/ экз | КП/КР | Условие зачета дисциплины | получение оценки «зачтено» | Форма проведения самостоятельной работы | Контрольная работа; работа на практических занятиях: текущий контроль выполнения заданий; зачет. | |||||||||
| формы | зач | - | |||||||||||||
| Перечень дисциплин, знание которых необходимо для изучения данной дисциплины | математика, физика | ||||||||||||||
1. Цели и задачи дисциплины:
Целью преподавания дисциплины является создание основы для изучения общеинженерных и специальных дисциплин.
Задачи дисциплины:
- дать знания основных понятия статики и аксиом механики;
- условия равновесия различных систем сил;
- методы определения реакций связей и центра тяжести твердых тел;
- методы определения кинематических характеристик при различных видах их движения материальной точки и твердого тела;
- особенности динамики движения материальной точки в инерциальной и неинерциальной системах отсчета;
- методы составления и решения дифференциальных уравнений движения материальной точки;
- общие теоремы динамики и элементы аналитической механики;
- дать понятия свободных и вынужденных колебаний;
- дать понятия о резонансных явлениях;
- методы гашения колебаний;
- простейшие виды потери устойчивости;
- типовые теории удара (стереомеханическая, энергетическая, волновая, синтезированные теория);
- знания об особенностях расчёта балок, стержней, труб, валов;
- типовые теории прочности;
- предельные параметры нагружения механизмов с позиции прочности, устойчивости, удара.
В результате изучения дисциплины студент должен
знать:
- типовые методики решения задач: равновесия составных балок, стержней; плоскопараллельного движения; сложного движения; линейного и вращательного движения тела, динамики материальной точки и тела, колебаний, удара.
уметь:
- по типовым методикам проводить расчеты поставленных задач.
владеть:
- типовыми приёмами творчества;
- навыками расчета по типовым методикам решения задач.
2. Место дисциплины в структуре ООП:
Дисциплина относится к базовой части Блока 1 «Дисциплины (модули)» ООП.
Для изучения дисциплины студент должен
знать: основные законы физики и положения математики;
уметь: дифференцировать, интегрировать, совершать операции с векторами;
владеть: навыками построения расчетных схем, составления дифференциальных и интегральных уравнений.
Изучение дисциплины базируется на знаниях, полученных при изучении дисциплин: математика, физика.
3. Требования к результатам освоения дисциплины
3.1. Знания, приобретаемые в ходе изучения дисциплины
| № п/п З | Знания |
| 1. | Типовые методики решения задач: равновесия составных балок, стержней; плоскопараллельного движения; сложного движения; линейного и вращательного движения тела, динамики материальной точки и тела, колебаний, удара. |
3.2. Умения, приобретаемые в ходе изучения дисциплины
| № п/п У | Умения |
| 1. | По типовым методикам проводить расчеты поставленных задач |
3.3. Навыки, приобретаемые в ходе изучения дисциплины
| № п/п Н | Навыки |
| 1. | Типовые приёмы творчества |
| 2. | Расчет по типовым методикам решения задач |
3.4. Навыки, приобретаемые в ходе изучения дисциплины
| Компетенции | Знания (№№ из 3.1) | Умения (№№ из 3.2) | Навыки (№№ из 3.3) |
| ОПК-1. готовностью применять методы математики, физики, химии, системного анализа, теории управления, теории знаний, теории и технологии программирования, а также методов гуманитарных, экономических и социальных наук | 1 | 1 | 1, 2 |
| ОПК-3. способностью представлять современную научную картину мира на основе знаний основных положений, законов и методов естественных наук и математики | 1 | 1 | 1, 2 |
4. Структура и содержание дисциплины
4.1. Разделы дисциплин и виды занятий
| № п/п | Раздел дисциплины | Семестр | Неделя семестра | Виды контактной работы, самостоятельная работа студентов и трудоемкость (в часах) | Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра) Форма промежуточной аттестации (по семестрам) | |||
| лек | прак | лаб | СРС | |||||
| 1 | Статика | 2 | 1-4 | 10 | 8 | - | 4 | Контрольная работа; защита лабораторных работ; работа на практических занятиях: текущий контроль выполнения заданий. |
| 2 | Кинематика | 2 | 5-8 | 10 | 8 | - | 4 | Контрольная работа; защита лабораторных работ; работа на практических занятиях: текущий контроль выполнения заданий. |
| 3 | Динамика | 2 | 9-16 | 12 | 16 | 34 | Контрольная работа; работа на практических занятиях: текущий контроль выполнения заданий. | |
| 2 | 17 | 2 | Зачет | |||||
| Всего за семестр | 2 | 32 | 32 | 44 | ||||
| В том числе контроль самостоятельной работы | 2 | 2 | ||||||
4.2. Содержание разделов курса
| № п/п | Раздел дисциплины | Знания (номер из 3.1) | Умения (номер из 3.2) | Навыки (номер из 3.3) |
| 1 | Статика | |||
| 1.1. | Взаимосвязанность курсов теоретической механики с курсом сопротивления материалов, механикой машин и теорией упругости. Основные разделы курса теоретической механики. Типовые приёмы творчества в механике | 1 | 1 | 1, 2 |
| 1.2. | Современная классическая механика и её роль в естествознании. Основы компактного, доступного и качественного образования на примере задач механики. | 1 | 1 | 1, 2 |
| 1.3. | Геометрическая статика и основные положения статики. Аксиомы статики. Основные теоремы статики. Пара сил. Инварианты системы сил. | 1 | 1 | 1, 2 |
| 2 | Кинематика | |||
| 2.1. | Основные задачи кинематики. Дифференцирование вектора постоянного модуля. Методы творчества в исследовании плоского движения. Построение планов скоростей и ускорений. Новые графические методы построения планов ускорений с учётом особенностей механизма. Сложное движение точки. Ускорение Кориолиса. Сложное движение тел. Пара вращений. | 1 | 1 | 1, 2 |
| 3 | Динамика | |||
| 3.1. | Взаимосвязанность законов Ньютона. Компакт векторной механики Ньютона. | 1 | 1 | 1, 2 |
| 3.2. | Структура основного компакта динамики. Критерий применимости основных задач динамики Ньютона. Методы составления уравнений движения. Анализ исходных уравнений. Методы решения уравнений движения. | 1 | 1 | 1, 2 |
| 3.3. | Резонансные явления при динамическом нагружении механизма. Свободные затухающие колебания. Методы гашения колебаний, эффект антирезонанса. | 1 | 1 | 1, 2 |
| 3.4. | Энергетическая механика. Кинетическая и потенциальная энергия. Потенциальное поле. Силовая функция. Компакт динамики Лагранжа. Закон сохранения полной энергии. Теорема Кёнинга. Элементы аналитической механики. Связи материальной системы. Принцип возможных перемещений. Принцип Даламбера для несвободной системы. Общее уравнение динамики. Аналитическая механика как идеальная теория. | 1 | 1 | 1, 2 |
| 3.5. | Компакт взаимосвязанности линейных и нелинейных колебаний. Классические типы нелинейностей. Параметрические колебания. Уравнение Матье. Диаграмма Айнса - Стретта. Линейные колебания деформируемых тел. Продольные крутильные колебания прямых балок | 1 | 1 | 1, 2 |
| 3.6. | Компакт ударных явлений в механике. Теории удара: стереомеханическая; энергетическая; волновая, контактная теория Герца; линеаризированная контактная теория; теория Карно; синтез волновой и энергетической теорий. Классификация признаков ударного процесса. Классификация основных теорий ударного процесса. | 1 | 1 | 1, 2 |
| 3.7. | Компакт устойчивости. Устойчивость движения. Три метода Ляпунова. Функция Ляпунова. Эйлеровская потеря устойчивости прямого бруса. Критическая скорость движения жидкости по прямолинейному трубопроводу. Неклассические виды потери устойчивости, технологические виды потери устойчивости. Эксплуатационные виды потери устойчивости | 1 | 1 | 1, 2 |
4.3. Наименование тем практических занятий, их содержание и объём в часах
| № п/п | № раздела дисциплины | Наименование практических работ | Трудоемкость (час) |
| 1. | 1.2., 1.3. | Виды заделок. Алгоритмы решения для типовых составных балок. | 2 |
| 2. | 2.1. | Методы творчества в исследовании плоского движения. Определение скоростей и ускорений плоского движения | 2 |
| 3. | 2.1. | Исследование сложного движения точки. Ускорение Кориолиса. | 2 |
| 4. | 3.2., 3.3. | Исследование изохронности колебаний. Демонстрация колебаний для системы с одной степенью свободы: свободные колебания с затуханием; вынужденные колебания; эффект антирезонанса. | 2 |
| 5. | 3.4. | Изучение движения механической системы с использованием: теоремы изменения кинетической энергии; общего уравнения движения | 2 |
| 6. | 3.5. | Исследование пространственных колебаний и нелинейной статики винтового тонкого бруса | 2 |
| 7. | 3.6. | Классические теории удара. Демонстрация поперечного удара груза по балке | 2 |
| 8. | 3.7. | Исследование общей и местной потери устойчивости цилиндрических пружин с использованием | 2 |
| Итого за семестр | 16 |
4.4 Наименование тем лабораторных работ, их содержание и объем в часах
| № п/п | № раздела дисциплины | Наименование лабораторных работ | Трудоем-кость (час) |
| 2 семестр | |||
| 1. | 1.3 | Лабораторная работа №1 Операции над векторами | 2 |
| 2. | 1.3 | Лабораторная работа №2 Определение реакций опор механической системы с учетом трения скольжения | 2 |
| 3. | 1.3 | Лабораторная работа №3 Определение положения центра тяжести тела | 2 |
| 4. | 2.1 | Лабораторная работа №4 Исследование кинематики точки в декартовых координатах | 2 |
| 5. | 2.1 | Лабораторная работа №5 Преобразование поступательного и вращательного движений твердого тела | 4 |
| 6. | 2.1 | Лабораторная работа №6 Кинематика плоских шарнирно-рычажных механизмов. Нахождение скоростей и ускорение точек звеньев механизмов | 4 |
| Всего | 16 |
5. Содержание самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
5.1. Содержание самостоятельной работы
| № п/п | № раздела дисциплины | Наименование тем | Трудоем-кость (час) |
| 1. | 1.2, 1.3 | Момент силы, пара сил. Характеристики действия. Условия равновесия различных систем сил | 4 |
| 2. | 2.1 | Поступательное и вращательное движение твердого тела. Плоскопараллельное движение твердого тела. Сложное движение точки. | 4 |
| 3. | 3.2 | Определение моментов инерции тел. Составление и интегрирование дифференциальных уравнений плоскопараллельного и вращательного движения твердого тела | 4 |
| 4. | 3.2 | Определение реакций связей механической системы, находящейся в движении, с помощью принципа Даламбера | 4 |
| 5. | 3.2 | Принцип возможных перемещений. Связи и их уравнения. Общее уравнение динамики | 6 |
| 6. | 3.4 | Изучение движения механической системы с помощью теоремы об изменении ее кинетической энергии. | 6 |
| 7. | 3.3, 3.5 | Линейные колебания деформируемых тел. Продольные крутильные колебания прямых балок | 6 |
| 8. | 3.6 | Теории удара (стереомеханическая, энергетическая, волновая, синтезированные теория) | 4 |
| 9. | 3.7 | Эйлеровская потеря устойчивости прямого бруса. | 4 |
| 10. | Подготовка к зачету | 2 | |
| Итого за семестр | 44 |
5.2. Оценочные средства, используемые для текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации обучающихся по итогам освоения дисциплины, их виды и формы, требования к ним и шкалы оценивания приведены в приложении к рабочей программе дисциплины «Фонд оценочных средств по дисциплине «Теоретическая механика», которое оформляется в виде отдельного документа.
6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) Основная литература
| № п/п | Наименование книги | Год издания |
| 1 | Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики [Текст]: учебник для втузов /Тарг С.М. - 17-е изд., стер. - М. : Высш. шк., 2007. - 416 с. Экземпляры всего - 61 | 2007 |
| 2 | Мещерский И.В. Задачи по теоретической механике [Текст]: учебное пособие для вузов /И.В. Мещерский; под ред.: В. А. Пальмова, Д. Р. Меркина. - Изд. 46-е, стер. - Санкт-Петербург; Москва; Краснодар: Лань, 2006. - 447 с. Экземпляры всего - 148 | 2006 |
б) Дополнительная литература
| № п/п | Наименование книги | Год издания |
| 1 | Сборник заданий для курсовых работ по теоретической механике [Text]: учеб. пособие для втузов /[А.А. Яблонский и др.]; под общ. ред. А. А. Яблонского. - Изд. 16-е, стер. - М. : Интеграл-Пресс, 2008. - 382 с. Экземпляры всего - 104 | 2008 |
в) перечень ресурсов информационно-коммуникационной сети Интернет
1. Электронно-библиотечная система IPRbooks
http://istu.ru/material/elektronno-bibliotechnaya-sistema-iprbooks
2. Электронный каталог научной библиотеки ИжГТУ имени М.Т. Калашникова Web ИРБИС
http://94.181.117.43/cgi-bin/irbis64r_12/cgiirbis_64.exe?LNG=&C21COM=F&I21DBN=IBIS&P21DBN=IBIS
3. Национальная электронная библиотека - http://нэб.рф.
4. Мировая цифровая библиотека - http://www.wdl.org/ru/
5. Международный индекс научного цитирования Web of Science – http://webofscience.com.
6. Научная электронная библиотека eLIBRARY.RU – https://elibrary.ru/defaultx.asp
г) программное обеспечение:
1. Doctor Web Enterprise Suite, Лицензия № 116663324
2. Microsoft Office Standard 2007, Open License : 42267924
3. OpenOffice, LibreOffice - свободно распространяемые офисные пакеты
д) методические указания
1. Безбородов А.Ю., Каледина И.В., Корляков С.В., Юртиков Р.А. Методические указания к лабораторным работам по теоретической механике. Ижевск: ИжГТУ, 2018. (Элект. издание) Рег. номер 20/011
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
1. Специальные помещения - учебные аудитории для проведения занятий лекционного типа, оборудованные доской, экраном, проектором, столами, стульями.
2. Специальные помещения - учебные аудитории для проведения: занятий семинарского типа, групповых и индивидуальных консультаций, оборудованные доской, столами, стульями.
3. Специальные помещения - учебные аудитории для проведения текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации обучающихся, оборудованные доской, экраном, проектором, компьютерами с возможностью подключения к сети «Интернет», столами, стульями.
4. Специальные помещения - учебные аудитории для организации и проведения самостоятельной работы студентов, оборудованные доской, компьютерами с возможностью подключения к сети «Интернет», столами, стульями.
5. Специальные помещения - учебные аудитории для проведения лабораторных занятий, оборудованные доской, столами лабораторными, стульями, лабораторным оборудованием различной степени сложности
Паспорт
ф о н да оценочных средств
п о дисциплине «_Теоретическая механика_»
(наименование дисциплины)
| № п/п | Раздел дисциплины* | Код контролируемой компетенции (или ее части) | Наименование оценочного средства |
| 1. | Статика | ОПК-1; ОПК-3 | Контрольная работа; защита лабораторных работ; работа на практических занятиях: текущий контроль выполнения заданий. |
| 2. | Кинематика | ОПК-1; ОПК-3 | Контрольная работа; защита лабораторных работ; работа на практических занятиях: текущий контроль выполнения заданий. |
| 3. | Динамика | ОПК-1; ОПК-3 | Контрольная работа; работа на практических занятиях: текущий контроль выполнения заданий; зачет |
* Наименование темы (раздела) или тем (разделов) берется из рабочей программы дисциплины.
Описания элементов ФОС
Наименование : зачет
Представление в ФОС : перечень вопросов
Перечень вопросов для проведения зачета:
1. Основные разделы курса «Теоретическая механика». Основные этапы развития механики.
2. Аксиомы статики.
3. Основные теоремы статики.
4. Пара сил и ее применение в статике.
5. Момент силы относительно точки.
6. Равновесие плоской системы тел.
7. Инвариантность системы сил.
8. Главный вектор системы сил и главный вектор моментов системы сил.
9. Определение центра тяжести тел.
10. Кинематика. Основные положения кинематики. Подвижные и неподвижные координаты.
11. Определение скоростей и ускорений при плоском движении тел.
12. Комбинированные методы определения скоростей и ускорений при плоском движении тел.
13. Относительное и переносное движение тел.
14. Кинематика точки. Определение скорости и ускорения точки по заданным уравнениям ее движения.
15. Сложное движение точки. Ускорение Кориолиса.
16. Основные движения твердого тела.
17. Сложение движений твердого тела вокруг пересекающихся осей.
18. Пара вращений.
19. Основные законы динамики тел.
20. Компакт основных законов динамики Ньютона.
21. Основной компакт задач динамики
22. Методы составления уравнений движения.
23. Основные методы решения задач динамики.
24. Методы творчества в классической механике.
25. Метод Ньютона составления уравнений движения для многомассовых систем.
26. Уравнение Лагранжа второго рода.
27. Дифференциальные законы динамики тел.
28. Интегральные законы динамики тел (удар). Импульс удара.
29. Понятие об информационной механике (решить задачу без составления уравнений движения).
30. Вынужденные колебания одномассовой системы.
31. Сопровождающие и вынужденные колебания.
32. Понятие резонанса.
33. Свободные колебания с затуханием.
34. Демпфирование колебаний.
35. Эффект антирезонанса.
36. Энергетическая механика. Закон сохранения полной энергии.
37. Механика Лагранжа. Динамика несвободной системы.
38. Отличие линейных колебаний от нелинейных.
39. Параметрические колебания.
40. Волновое уравнение.
41. Понятие устойчивости движения.
42. Функция Ляпунова.
43. Аналитическая механика как «идеальная» теория.
44. Идеальные связи.
45. Принцип возможных перемещений.
46. Общее уравнение динамики.
47. Прикладные теории удара. Стереомеханическая теория удара. Коэффициент восстановления.
48. Контактная теория удара. Линеаризованная теория удара.
49. Предельная скорость удара при продольном соударении груза с балкой.
Критерии оценки:
Приведены в разделе 2
Наименование: контрольная работа