WWW.LIBRUS.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - собрание публикаций
 

«высшего профессионального образования Тульский государственный университет Кафедра физика УТВЕРЖДАЮ Декан ЕН факультета _ Д.М. Левин «»2005 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины Механика Специальность: ...»

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Тульский государственный университет

Кафедра физика

УТВЕРЖДАЮ

Декан ЕН факультета

___________ Д.М. Левин

«____»__________2005 г .

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

дисциплины

"Механика"

Специальность:

010701 - Физика

Форма обучения (очная)

Тула, 2005

Рабочая программа составлена доцентом каф. физики Семиным В.А., обсуждена на заседании кафедры физики естественнонаучного факультета, протокол № 7 от "24" марта 2005 г .

Зав. кафедрой физики Д.М.Левин Рабочая программа пересмотрена и утверждена на заседании кафедры физики естественнонаучного факультета .

протокол № ____от «____»___________200 г .

Зав. кафедрой физики Д.М.Левин I. Цели и задачи изучения дисциплины Механика является одной из крупных частей курса общей физики. Цель курса: обучение студентов-физиков знаниям и умениям, обеспечивающим базовый уровень фундаментальных знаний для последующего изучения различных разделов теоретической физики, прежде всего теоретической механики, и специальных дисциплин, а также необходимым в практической деятельности .

II. Содержание дисциплины

1. Введение .

1.1. Физика как наука. Методы физики: теория и эксперимент. Физические величины и их измерение. Эталоны. Математика как язык физики .

1.2. Математическое введение в физику .

Векторная алгебра. Скаляры, векторы. Произведения векторов -- скалярное и векторное. Двойное векторное и смешанное произведения. Производная и дифференциал. Геометрический и физический смысл производной. Производная сложной и неявно заданной функций. Понятие частной производной. Примеры .

Интегрирование, как задача обратная дифференцированию. Неопределенный интеграл. Первообразная. Методы интегрирования. Определенный интеграл .

Задачи, приводящие к вычислению определенного интеграла. Интегральная сумма. Основная теорема. Геометрический смысл. Теорема о среднем .

2. Кинематика материальной точки и абсолютно твердого тела .

2.1. Пространство и время. Размерность физического пространства .

Многомерное пространство. Стрела времени. Движение. Относительность движения. Системы координат и системы отсчета. Синхронизация часов .

Абстракции (модели) в физике. Частица (материальная точка) и абсолютно твердое тело. Кинематика материальной точки. Радиус - вектор. Траектория частицы. Кривизна траектории. Перемещение и путь. Скорость частицы .

2.2. Ускорение частицы. Нормальное и тангенциальное ускорения .

Обратная задача кинематики (вычисление скорости и радиус-вектора по заданному ускорению). Криволинейные системы координат. Пример - полярные координаты. Кинематика абсолютно твердого тела. Различные виды движения .

Основные: поступательное и вращательное вокруг неподвижной оси. Угловые величины: угол поворота, угловая скорость и угловое ускорение .

2.3. Связь угловых и линейных величин. Преобразование скоростей и ускорений при переходе от одной системы отсчета к другой .

Центростремительное и кориолисово ускорение .

3. Динамика материальной точки. (Законы Ньютона и их следствия) .

3.1. Закон инерции (1-й закон Ньютона). Инерциальные системы отсчета (ИСО). Классический принцип относительности как основной постулат классической механики. Преобразования Галилея. Их следствия. Закон движения (2-й закон Ньютона). Масса как инвариант. Импульс. Законы изменения и сохранения импульса .





3.2. Сила. Виды сил: гравитационная, кулоновская, упругая, силы трения (сухого и вязкого), вес, нормальная реакция опоры. Фундаментальные взаимодействия. Закон взаимодействия (3-й закон Ньютона). Пределы применимости классической механики .

3.3. Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции при поступательном и вращательном движении системы отсчета (центробежная и кориолисова). Второй закон Ньютона в неинерциальных системах отсчета .

3.4. Работа и энергия. Кинетическая энергия частицы. Закон изменения кинетической энергии. Консервативные силы. Потенциальная энергия .

3.5. Силовые потенциальные поля. Частица в силовом поле. Потенциальные кривые. Консервативная сила как градиент потенциальной энергии .

Механическая энергия частицы. Неконсервативные и диссипативные силы .

Законы изменения и сохранения энергии частицы .

3.6. Момент импульса и закон его изменения. Момент силы. Центральные силы .

4. Динамика системы частиц. Законы сохранения .

4.1. Системы частиц. Внутренние и внешние силы. Замкнутые и открытые системы. Импульс системы. Законы изменения и сохранения полного импульса системы. Центр масс системы. Закон движения центра масс .

4.2. Движение тел переменной массы. Уравнение Мещерского. Реактивная сила. Скорость истечения продуктов сгорания. Движение ракеты в поле внешних сил и в отсутствии их .

4.3. Потенциальная энергии системы частиц. Собственная и внешняя потенциальные энергии. Кинетическая энергия системы частиц. Механическая энергия системы частиц. Законы изменения и сохранения механической энергии .

Момент импульса системы. Законы изменения и сохранения момента импульса .

5. Система отсчета, связанная с центром масс (Ц -- система) .

Ц-система. Импульс системы частиц в Ц-системе. Переход из лабораторной системы отсчета (Л-системы) в Ц-систему. Система двух частиц. Приведенная масса. Связь между энергиями в Л- и Ц-системах. Кинетическая энергия двух частиц в Ц-системе. Механическая энергия системы частиц в Ц-системе .

Собственный момент импульса. Связь между моментами импульса в Л- и Цсистемах. Суммарный момент внешних сил. Уравнение моментов в Ц-системе .

6. Динамика абсолютно твердого тела .

6.1. Степени свободы. Основные уравнения динамики твердого тела .

Равнодействующая сила. Статика. Условия равновесия системы частиц и твердого тела. Вращение твердого тела вокруг неподвижной оси. Момент импульса относительно оси. Момент инерции. Вычисление моментов инерции простейших тел. Теорема Штейнера. Уравнение динамики вращения вокруг закрепленной оси .

Кинетическая энергия вращающегося твердого тела. Работа момента силы .

6.2. Плоское движение твердого тела. Уравнения плоского движения .

Кинетическая энергия тела. Вращательное движение тела вокруг свободной оси .

Понятие о тензоре инерции. Главные оси и главные моменты инерции .

Кинетическая энергия тела в этом случае .

6.3. Элементарная теория гироскопа. Прецессия. Гироскопический момент .

Гироскоп во вращающейся системе отсчета. Гирокомпас. Гироскопическая система ориентации .

7. Столкновения .

7.1. Динамика парных столкновений. Три типа столкновений. Абсолютно неупругий удар. Сохранение импульса и изменение энергии (в Л-- и Ц--системах) .

Абсолютно упругий удар. Лобовое столкновение. Частный случай нелобового столкновения. Векторные диаграммы импульсов. Неупругое столкновение в Ц-системе. Порог реакции .

7.2. Понятие о сечении столкновений. Рассеяние частиц на абсолютно твердом шаре .

8. Гравитационное поле .

8.1. Напряженность и потенциал гравитационного поля. Силовые линии .

Безвихревой характер гравитационного поля. Поток вектора напряженности .

Теорема Гаусса и ее применение для вычисления поля однородного шара .

8.2. Потенциальная кривая для гравитационного поля шара. Космические скорости (1-я, 2-я и 3-я) .

8.3 Движение частицы в поле центральных сил. Задача Кеплера (без вывода) .

9. Механические колебания .

9.1. Колебательное движение. Гармонические колебания и их кинематические характеристики. Понятие о разложении Фурье. Динамика гармонических колебаний. Пружинный маятник. Физический и математический маятники. Частица в потенциальной яме (малые колебания). Энергия гармонического осциллятора. Средние значения кинетической и потенциальной энергий .

9.2. Затухающие колебания и их характеристики. Логарифмический декремент затухания. Комплексное представление гармонических и затухающих колебаний. Вынужденные колебания. Установление вынужденных колебаний .

Установившийся режим .

9.3. Сложение гармонических колебаний. Сложение колебаний одного направления (метод векторных диаграмм). Биения. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний. Эллиптическая, круговая и линейная поляризация .

Фигуры Лиссажу. Резонанс смещений и скоростей. Полуширина резонанса .

Добротность. Автоколебания. Параметрический резонанс. Негармонические колебания .

9.4. Колебания связанных систем. Нормальные колебания. Обобщенные координаты. Понятие о лагранжевом методе (уравнения Лагранжа--Эйлера) .

Примеры связанных систем (симпатические маятники) .

10. Механика жидкостей и газов .

10.1. Описание движения жидкости и газа. Поле скоростей. Линии и трубки тока. Стационарное и нестационарное течения. Ламинарное и турбулентное течения. Вихри. Уравнение непрерывности (неразрывности) .

10.2. Движение идеальной жидкости. Уравнение Эйлера. Давление в текущей невязкой жидкости. Уравнение Бернулли. Гидро- и аэростатика .

Распределение давлений в покоящейся жидкости. Закон Паскаля. Выталкивающая сила .

10.3. Роль внутреннего трения (вязкости). Кинематическая и динамическая вязкости. Число Рейнольдса. Уравнение Навье-Стокса. Формула Пуазейля. Силы сопротивления движущемуся телу при ламинарном и турбулентном обтекании .

11. Деформации и напряжения в твердых телах .

11.1. Напряжения (нормальные и касательные) и деформации. Виды деформаций (растяжение-сжатие, всестороннее сжатие, изгиб, кручение). Модули упругости для разных видов деформаций. Закон Гука. Энергия упругой деформации .

11.2. Понятие о тензорах напряжений и деформаций. Связь между ними .

Скорости распространение упругих возмущений в стержне и в упругой среде .

12. Волны в сплошной среде и элементы акустики .

Образование и распространение бегущих волн. Основные понятия:

волновой фронт и волновая поверхность, длина волны и волновой вектор, фазовая и групповая скорости волны. Волновая функция и волновое уравнение. Элементы акустики. Скорость распространения волны в газах (без вывода). Распространение волны в струне. Плотность потока энергии в волне. Вектор Умова .

13. Основы специальной теории относительности (СТО) .

13.1. Постулаты Эйнштейна. Относительность длин и времен .

Преобразования Лоренца. (Вывод из постулатов СТО). Кинематические следствия преобразований Лоренца. Лоренцево сокращение длин. Релятивистское замедление времени. Парадокс близнецов .

13.2. Релятивистская теорема сложения скоростей. Релятивистский эффект Допплера. Космологическое красное смещение. Принцип эквивалентности .

Гравитационное красное смещение. Гравитационное замедление времени .

Понятие об общей теории относительности (ОТО) .

13.3. Метрика пространства-времени. Метрический тензор. Эвклидово и неэвклидовы пространства. Интервал и его инвариантность. 4-мир Минковского .

4-радиус-вектор. 4-скорость и 4-ускорение. 4-импульс. Закон движения релятивистской частицы. 4-сила .

13.4. Энергия релятивистской частицы. Кинетическая энергия и энергия покоя. Связь энергии покоя и массы. Связь импульса и энергии в релятивистском случае. Безмассовые частицы. Релятивистские инварианты. Законы сохранения в системе релятивистских частиц. Сохранение энергии и несохранение массы .

III. Распределение часов по семестрам и видам занятий .

Объем часов, отводимых учебным планом на освоение учебнопрограммного материала по дисциплине - 235 часа или 6,53 кредита, в том числе:

–  –  –

9 3.5 10 4.1 11 4.2 12 4.3 14 6.1 15 6.2 16 6.3 17 7.1 18 7.2 19 7.2 20 8.1 21 8.2 22 8.3 23 9.1 24 9.2 25 9.3 26 9.4 27 10.1 28 10.2 29 10.3 30 11.1 31 11.2 33 13.1 34 13.2 35 13.3 36 13.4 V. Индивидуальные занятия с преподавателем .

Учебным планом не предусмотрены .

–  –  –

Самостоятельное изучение отдельных тем или разделов дисциплины № Тема задания Объем в часах 1 Связь между энергиями в Л- и Ц-системах. 10 Кинетическая энергия двух частиц в Ц-системе .

Механическая энергия системы частиц в Ц-системе .

Собственный момент импульса. Связь между моментами импульса в Л- и Ц-системах .

2 Понятие о тензоре инерции. Главные оси и главные 10 моменты инерции. Кинетическая энергия тела в этом случае .

3 Лобовое столкновение. Частный случай нелобового 10 столкновения. Векторные диаграммы импульсов .

Неупругое столкновение в Ц--системе. Порог реакции .

4 Рассеяние частиц на абсолютно твердом шаре. 8 5 Теорема Гаусса и ее применение для вычисления поля 10 однородного шара .

6 Полуширина резонанса. Добротность. Автоколебания. 8 Параметрический резонанс. Негармонические колебания .

7 Примеры связанных систем (симпатические маятники). 9 8 Роль внутреннего трения (вязкости). Кинематическая и 12 динамическая вязкости. Число Рейнольдса. Уравнение Навье-Стокса. Формула Пуазейля. Силы сопротивления движущемуся телу при ламинарном и турбулентном обтекании .

9 Понятие о тензорах напряжений и деформаций. Связь 10 между ними. Скорости распространение упругих возмущений в стержне и в упругой среде .

–  –  –

Балльная оценка по дисциплине определяется как сумма баллов, набранных студентом в результате работы в семестре (текущая успеваемость) и на экзамене (зачете). Максимальное количество баллов, которое может набрать студент по текущей успеваемости – 60 баллов, а на экзамене или зачете – 40 баллов .

Общий балл по текущей успеваемости складывается из следующих составляющих:

- посещаемость (активность работы на практических занятиях) – 10 баллов;

- текущая аттестация – 50 баллов

- экзаменационная оценка (оценка на зачете) – до 40 баллов .

Допуск к экзамену или зачету производится после выполнения всех предусмотренных учебным планом и настоящей программой работ .

X. Библиографический список рекомендуемой литературы .

Основной

1. Иродов И.Е. Основные законы механики.- изд.3-е. -М.: Высш. шк.,1985.с .

2. Матвеев А.Н. Механика и теория относительности.- изд.2-е.М.:Высш.шк.,1986.- 320 с .

3. Сивухин Д.В. Общий курс физики, Т.1. Механика.- 2-е изд. М.:Наука,1979. - 519 с .

Дополнительный

4. Ландау Л.Д., Ахиезер А.И., Лифшиц Е.М. Курс общей физики. Механика и молекулярная физика. - М.: Наука, 1965.- 384 с .

5. Иродов И.Е. Задачи по общей физике. - изд. 2-е. - М.: Наука, ФМ, 1988. с .

6. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. Вып .

1-2.- М.: Мир, 1965.- 335 с .

7. Тейлор Э., Уилер Дж. Физика пространства-времени. - М.: Мир, 1971.с .

8. Орир Дж. Физика, в 2-х томах. Т.1. - М.: Мир, 1981.- 336 с .

9. Киттель Ч., Найт У., Рудерман М. Механика (Берклеевский курс физики).- М.: Наука, 1971.- 479 с .

10. Савельев И.В. Курс физики. Т.1. Механика. Молекулярная физика. - М.:

Наука,1989.- 352 с .

11. Ю.А.Пекар, Л.С.Лежнева, Ю.Н.Колмаков, В.А. Семин. Механика и теория относительности. Задачи и методы их решения: Учеб. пособие. Тул.гос.ун-



Похожие работы:

«КРАЕВОЙ КОНКУРС НА ЛУЧШУЮ ОРГАНИЗАЦИЮ РАБОТЫ ПРЕДСТАВИТЕЛЬНОГО ОРГАНА В 2017 ГОДУ (группа муниципального образования: сельские поселения) Высокогорский сельский Совет депутатов Енисейского района Красноярского края Если имя тебе депутат, помни! Ты избранник народа и делами своими подтвер...»

«IX Международная научно-практическая конференция "Инновационные технологии в машиностроении" ОЦЕНКА 2D ПАРАМЕТРОВ ШЕРОХОВАТОСТИ И ВОЛНИСТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ПОСЛЕ ОБРАБОТКИ РЕЗАНИЕМ СПЛАВА АМГ2 С УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТОЙ СТРУКТУРОЙ А.В. Филиппов, к.т.н, ст.преп.1, н.с.2, Н.Н. Шамар...»

«"Мрачная гавань" — кооперативная игра, в которой вам предстоит испытать себя в серии приключений, сражаясь с монстрами и достигая своих личных целей. С помощью книги сценариев вы можете проходить сюжетную кампани...»

«Международный научно-технический журнал АПРЕЛЬ 2018 "ТЕОРИЯ. ПРАКТИКА. ИННОВАЦИИ" ФИЗИКА УДК 531.32 О НАХОЖДЕНИИ ЗАКОНА ОДНОМЕРНОГО ФИНИТНОГО ДВИЖЕНИЯ КЛАССИЧЕСКОЙ ЧАСТИЦЫ ПО ЗАДАННОЙ ЭНЕ...»

«РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ Навигационный абонентский терминал iON FM Содержание 1. ВВЕДЕНИЕ 1.1. Предупреждения и рекомендации 1.2. Технические характеристики 1.3 . Комплектация 1.4. Описание устройства 1.4.1. Краткое описание и назначение устройства 1.4.2. Функции навигационного терминала...»

«РУССКИЙ Благодарим Вас за покупку изделия марки Canon. Камера EOS 350D DIGITAL представляет собой мощную автофокусную однообъективную зеркальную камеру, позволяющую выполнять немедленную и универсальную съемку. Камера оснащена датчиком CMOS с очень высоким разрешением (8 мегапикселов) и совместима со всеми объективами Cano...»

«Скачать файл Рабочая программа учебного предмета "Английский язык" для 2 класса Пояснительная записка Изучение предмета "Английский язык" представляет собой неотъемлемое звено в системе непрерывного образования обучающихся. Рабочая...»

«Автоматика и телемеханика, № 2, 2010 c 2010 г. С.И. КУМКОВ, канд. техн. наук, А.А. ФЕДОТОВ, канд. физ.-мат. наук (Институт математики и механики УрO РАН, Екатеринбург) ИНТЕРВАЛЬНОЕ ОЦЕНИВАН...»







 
2019 www.librus.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - собрание публикаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.