«Теоретическая механика»

Партнерка на США и Канаду по недвижимости, выплаты в крипто

30% recurring commission
Выплаты в USDT
Вывод каждую неделю
Комиссия до 5 лет за каждого referral

Подпись: МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПЕЧАТИ им. И. ФЕДОРОВА»

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

________________

«____» _____________

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«Теоретическая механика»

Уровень основной образовательной программы бакалавриат

Направление 220700 «Автоматизация технологических процессов и производств»

Профиль 220701 «Автоматизация технологических процессов и производств(по отраслям)»

Факультет Цифровых систем и технологий

Кафедра Физики

Форма

обучения

курс

семестр

Трудоемкость дисциплины в часах

Зачетных единиц

Всего часов

Аудиторных часов

Лекции

Семинарские (практически) занятия

Лабораторные занятия

Курсовая

Работа (проект)

Экзамен

Зачетные единицы

Самостоятельная работа

Очная

108

1.58

Москва – 2011г.

Составитель: , д. т. н., профессор.

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры «Физики»

(дата) __________________, протокол № ________.

Зав. кафедрой ____________________//

Одобрена Ученым Советом факультета Цифровых систем и технологий

(дата) __________________, протокол № __________.

Председатель______________________

1. Цели и задачи дисциплины

Цель теоретической механики является изучение тех общих законов, которым подчиняются движение и равновесие материальных тел и возникающие при этом взаимодействия между телами. На данной основе становится возможным построение и исследование механико-математических моделей, адекватно описывающих разнообразные механические явления. При изучении теоретической механики вырабатываются навыки практического использования методов, предназначенных для математического моделирования движения систем твёрдых тел.

Задачи дисциплины

Бакалавр должен быть подготовлен к выполнению следующих видов и задач профессиональной деятельности для объектов:

расчетно-экспериментальная деятельность c элементами научно-исследовательской:

• сбор и обработка научно-технической информации, изучение передового отечественного и зарубежного опыта по избранной проблеме теоретической механики; анализ поставленной задачи в области теоретической механики на основе подбора и изучения литературных источников;

• участие в разработке физико-механических, математических и компьютерных моделей, предназначенных для выполнения исследований и решения научно-технических задач;

• участие в расчетно-экспериментальных работах в области теоретической механики в составе научно-исследовательской группы на основе классических и технических теорий и методов, достижений техники и технологий, в первую очередь, с помощью экспериментального оборудования для проведения механических испытаний, высокопроизводительных вычислительных систем и широко используемых в промышленности наукоемких компьютерных технологий (CAD/CAE-систем мирового уровня);

• составление описаний выполненных расчетно-экспериментальных работ, и разрабатываемых проектов, обработка и анализ полученных результатов, подготовка данных для составления отчетов и презентаций, подготовка докладов, статей и другой научно-технической документации;

• участие в оформлении отчетов и презентаций, написании рефератов, докладов и статей на основе современных офисных информационных технологий, текстовых и графических редакторов, средств печати;

проектно-конструкторская деятельность:

• участие в проектировании машин и конструкций с целью обеспечения их прочности, устойчивости, долговечности и безопасности, обеспечения надежности и износостойкости узлов и деталей машин;

• участие в проектировании деталей и узлов с использованием программных систем компьютерного проектирования (CAD-систем) на основе эффективного сочетания передовых CAD/CAE-технологий и выполнения многовариантных CAE-расчетов;

• участие в работах по технико-экономическим обоснованиям проектируемых машин и конструкций;

• участие в работах по составлению отдельных видов технической документации на проекты, их элементы и сборочные единицы;

производственно-технологическая деятельность:

• проведение расчетно-экспериментальных работ по анализу характеристик конкретных механических объектов,

• участие в работах по рациональной оптимизации технологических процессов;

• участие во внедрении технологических процессов наукоемкого производства, контроля качества материалов, элементов и узлов машин и установок, механических систем различного назначения;

инновационная деятельность:

• участие во внедрении результатов научно-технических и проектно-конструкторских разработок в реальный сектор экономики;

организационно-управленческая деятельность:

• участие в организации работы, направленной на формирование творческого характера деятельности небольших коллективов, работающих в области теоретической механики;

• участие в работах по поиску оптимальных решений при создании отдельных видов продукции с учетом требований динамики и прочности, долговечности, безопасности жизнедеятельности, качества, стоимости, сроков исполнения и конкурентоспособности;

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

• участие в разработке планов на отдельные виды работ и контроль их выполнения.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Теоретическая механика относится к циклу естественно-научных дисциплин и должна изучаться после прохождения курсов математического анализа, и физики, ее изучение должно обеспечить понимание студентами процессов и явлений, изучаемых в курсах полиграфической техники и технологии

3. Требования к результатам освоения дисциплины

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

а) общекультурные (ОК)

• владеть культурой мышления, иметь способности к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения (ОК–1);

• уметь логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь (ОК-2);

• быть готовым к сотрудничеству с коллегами и к работе в коллективе (ОК-3);

• находить организационно-управленческие решения в нестандартных ситуациях и быть готовым нести за них ответственность (ОК-4);

• использовать нормативные правовые документы в своей деятельности (ОК-5);

• стремиться к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства (ОК-6);

• уметь критически оценивать свои достоинства и недостатки, намечать пути и средства развития достоинств и устранения недостатков (ОК-7);

• осознавать социальную значимость своей будущей профессии, обладать высокой мотивацией к выполнению профессиональной деятельности (ОК - 8);

• использовать основные положения и методы социальных, гуманитарных и экономических наук при решении социальных и профессиональных задач, быть способным анализировать социально-значимые проблемы и процессы (ОК-9);

• использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического и компьютерного моделирования в теоретических и расчетно-экспериментальных исследований (ОК-10);

• способность понимать сущность и значение информации в развитии современного информационного общества, сознавать опасности и угрозы, возникающие в этом процессе, соблюдать основные требования информационной безопасности, в том числе защиты государственной тайны (ОК-11);

• владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, имеет навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-12);

• владеть одним из иностранных языков на уровне чтения и понимания научно-технической литературы, быть способным общаться в устной и письменной формах на иностранном языке (ОК-13);

• владеть основными знаниями и методами защиты производственного персонала и населения от возможных последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий (ОК- 14);

• уметь использовать фундаментальные законы природы, законы естественнонаучных дисциплин и механики в процессе профессиональной деятельности (ОК-15);

• быть готовым к профессиональному росту, самостоятельно пополнять свои знания, совершенствовать умения и навыки, самостоятельно приобретать и применять новые знания, развивать компетенции (ОК-16);

• уважительно и бережно относиться к историческому наследию и культурным традициям России, толерантно воспринимать социальные и культурные различия и особенности других стран (ОК-17);

• использовать в личной жизни и профессиональной деятельности этические и правовые нормы, регулирующие межличностные отношения и отношение к обществу, окружающей среде, основные закономерности и нормы социального поведения, права и свободы человека и гражданина (ОК-18);

• владеть основными методами защиты производственного персонала и населения от возможных последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий (ОК - 19);

• владеть средствами самостоятельного, методически правильного использования методов физического воспитания и укрепления здоровья, быть готовым к достижению должного уровня физической подготовленности для обеспечения полноценной социальной и профессиональной деятельности (ОК-20);

• владеть культурой безопасности, экологическим сознанием и рискоориентированным мышлением, при котором вопросы безопасности и сохранения окружающей среды рассматриваются в качестве важнейших приоритетов жизнедеятельности (ОК-21);

• понимает проблемы устойчивого развития и рисков, связанных с деятельностью человека (ОК-22);

• владеет приемами рационализации жизнедеятельности, ориентированными на снижения антропогенного воздействия на природную среду и обеспечение безопасности личности и общества (ОК-23)

б) профессиональные (ПК):

общепрофессиональные:

расчетно-экспериментальными c элементами научно-исследовательских

• быть способным выявлять сущность научно-технических проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, и привлекать для их решения соответствующий физико-математический аппарат (ПК-1);

• применять физико-математический аппарат, теоретические, расчетные и экспериментальные методы исследований, методы математического и компьютерного моделирования в процессе профессиональной деятельности (ПК-2);

• быть готовым выполнять расчетно-экспериментальные работы и решать научно-технических задачи в области прикладной механики на основе достижений техники и технологий, классических и технических теорий и методов, физико-механических, математических и компьютерных моделей, обладающих высокой степенью адекватности реальным процессам, машинам и конструкциям (ПК-3);

• быть готовым выполнять расчетно-экспериментальные работы в области прикладной механики с использованием современных вычислительных методов, высокопроизводительных вычислительных систем и наукоемких компьютерных технологий (широко распространенных в промышленности CAD/CAE-систем мирового уровня: ANSYS, COSMOS, Femap, MSC. Patran / Nastran и др.) и экспериментального оборудования для проведения механических испытаний (ПК-4);

• составлять описания выполненных расчетно-экспериментальных работ и разрабатываемых проектов, обрабатывать и анализировать полученные результаты, готовить данные для составления отчетов и презентаций, написания докладов, статей и другой научно-технической документации (ПК-5);

• применять программные средства компьютерной графики и визуализации результатов научно-исследовательской деятельности, оформлять отчеты и презентации, готовить рефераты, доклады и статьи с помощью современных офисных информационных технологий, текстовых и графических редакторов, средств печати (ПК-6);

проектно-конструкторские:

• проектировать детали и узлы с использованием программных систем компьютерного проектирования (CAD-систем, например, КОМПАC, AutoCAD, Autodesk Inventor, SolidWorks, Solid Edge и др.) на основе эффективного сочетания передовых CAD-технологий и выполнения многовариантных CAE-расчетов (например, с помощью широко распространенных CAE-систем ANSYS, COSMOS, Femap, MSC. Patran/Nastran и др.) (ПК-7);

• участвовать в проектировании машин и конструкций с целью обеспечения их прочности, устойчивости, долговечности и безопасности, обеспечения надежности и износостойкости узлов и деталей u1084 машин (ПК-8);

• участвовать в работах по технико-экономическим обоснованиям проектируемых машин и конструкций, по составлению отдельных видов технической документации на проекты, их элементы и сборочные единицы (ПК-9);

– производственно-технологические:

• выполнять расчетно-экспериментальные работы по многовариантному анализу характеристик конкретных механических объектов с целью оптимизации технологических процессов (ПК-10);

• участвовать во внедрении технологических процессов наукоемкого производства, контроля качества материалов, процессов повышения надежности и износостойкости элементов и узлов машин и установок, механических систем различного назначения (ПК-11);

инновационные:

• участвовать во внедрении и сопровождении результатов научнотехнических и проектно-конструкторских разработок в реальный сектор экономики (ПК-12);

организационно-управленческие:

• участвовать в организации работы, направленной на формирование творческого характера деятельности небольших коллективов, работающих в области прикладной механики (ПК-13);

• участвовать в работах по поиску оптимальных решений при создании отдельных видов продукции с учетом требований динамики и прочности, долговечности, безопасности жизнедеятельности, качества, стоимости, сроков исполнения и конкурентоспособности (ПК-14);

• разрабатывать планы на отдельные виды работ и контролировать их выполнения (ПК-15);

• владеть культурой профессиональной безопасности, способен идентифицировать опасности и оценивать риски в сфере своей профессиональной деятельности (ПК-16);

• готовность применять профессиональные знания для минимизации негативных экологических последствий, обеспечения безопасности и улучшения условий труда в сфере своей профессиональной деятельности (ПК-17).

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать: основные понятия и законы механики и вытекающие из этих законов методы изучения равновесия и движения материальной точки, твёрдого тела и механической системы;

Уметь: выбрать физическую модель реального объекта и соответствующую математическую модель.

Владеть: методикой построения и исследования математических и механических моделей технических систем, квалифицированно применяя при этом аналитические и численные методы исследования и используя возможности современных компьютеров и информационных технологий.

4. Объем дисциплины и виды учебной работы

Форма обучения	Формы итогового контроля	Объем работы студента ( час.)
Экзамены	Зачеты	Курсовая работа
Всего по дисциплине	Аудиторные занятия		Самостотельная работа
Зачетных единиц	Часов	Всего	Лекции	Практические занятия	Лабораторные занятия	КП, КР	Часов
Очная	3			3	108	51	34	17	57

5. Содержание дисциплины

5.1. Содержание разделов дисциплины

Тема 1. Кинематика

Способы задания движения точки. Уравнения траектории точки. Скорость и ускорение точки при различных способах задания её движения. Траектории, скорости и ускорения точек тела при поступательном движении. Векторы угловой скорости и углового ускорения твёрдого тела. Распределение скоростей и ускорений точек твёрдого тела при плоском движении. Мгновенный центр скоростей, методы его нахождения. Мгновенный центр ускорений, методы его нахождения. Сложное движение точки; абсолютное, переносное и относительное движения. Теоремы о скоростях и ускорениях точки при сложном движении. Кориолисово ускорение. Сложное движение твёрдого тела. Теорема о сложении угловых скоростей. Сложение мгновенных движений.

Тема 2. Винт

Кинематический винт и его элементы приведения; параметр невырожденного винта. Кинематические инварианты. Стандартное представление кинематического винта (при помощи коллинеарных элементов приведения). Ось кинематического винта. Мгновенно-винтовое движение.

Тема 3. Динамика: основные соотношения статики

Вектор силы, его модуль, направление и компоненты; точка приложения силы. Момент силы относительно точки (полюса), его свойства. Момент силы относительно оси. Системы сил, их эквивалентность. Пара сил и её момент. Главный вектор и главный момент произвольной системы сил. Аксиомы статики. Связи и их реакции. Центр системы параллельных сил. Центр тяжести тела. Приведение произвольной системы сил к простейшему виду. Уравнения равновесия для произвольной системы сил. Законы трения скольжения (при покое); угол трения и конус трения. Понятие о трении качения и верчения.

Инварианты произвольной системы сил (статические инварианты). Силовой винт и его элементы приведения; параметр невырожденного винта. Стандартное представление силового винта (при помощи коллинеарных элементов приведения). Ось силового винта (центральная ось системы сил), уравнения оси невырожденного винта. Условия приведения произвольной системы сил к равнодействующей. Теорема Вариньона.

Тема 4. Дифференциальные уравнения поступательного движения твердого тела

Аксиомы динамики. Первая и вторая задачи динамики. Дифференциальные уравнения движения материальной точки в векторной и координатной формах.

Тема 5. Общие теоремы и законы сохранения

Теорема об изменении количества движения системы в дифференциальной и интегральной формах. Теорема о движении центра масс. Теорема об изменении кинетического момента системы относительно неподвижного полюса в дифференциальной и интегральной формах. Момент инерции и кинетический момент твёрдого тела относительно оси. Оператор инерции (тензор инерции) твёрдого тела. Осевые и центробежные моменты инерции, их свойства; радиус инерции. Эллипсоид инерции. Главные оси инерции, главные центральные оси инерции. Теорема Гюйгенса – Штейнера. Теорема об изменении кинетической энергии системы в дифференциальной и интегральной формах. Силовые поля. Полная механическая энергия. Теорема об изменении полной механической энергии. Условия сохранения полной механической энергии; интеграл энергии.

Тема 6. Удар

Основные уравнения теории удара. Гипотеза Ньютона. Определение коэффициента восстановления. Частные вопросы теории удара.

Тема 7. Гироскопы

Уравнение динамики твёрдого тела с неподвижной точкой. Динамические уравнения Эйлера. Задача о движении тяжёлого твёрдого тела с неподвижной точкой. Понятие о регулярной прецессии. Приближённая теория гироскопа. Теорема Резаля. Гироскопы с тремя и двумя степенями свободы. Гироскопический момент. Прецессия тяжёлого гироскопа. Примеры применения гироскопов в технике.

Тема 8. Принципы механики и общее уравнение динамики

Возможные перемещения; условия на их компоненты, налагаемые связями. Принцип Даламбера и уравнения динамического равновесия для системы материальных точек; метод кинетостатики. Общее уравнение динамики

Тема 9. Обобщенные координаты

Конфигурационное пространство голономной механической системы; число её степеней свободы. Обобщённые координаты; требования к параметризации механической системы. Выражение возможных перемещений через вариации обобщённых координат.

Тема 10. Связи, обобщённые скорости, обобщённые силы.

Связи и их уравнения. Обобщённые скорости. Выражение скорости точки системы через обобщённые скорости. Возможная работа и возможная мощность системы сил. Обобщённые силы, способы вычисления обобщённых сил. Идеальные связи; геометрическая интерпретация условия идеальности. Идеальность внутренних связей в неизменяемой системе материальных точек.

Тема 11. Уравнения Лагранжа.

Уравнения Лагранжа второго рода: вывод и методика применения. Обобщённые импульсы. Порядок решения задач динамики голономных механических систем при помощи компьютера.

Тема 12. Колебания и устойчивость

Понятие об устойчивости равновесия. Малые свободные колебания механической системы с двумя (или n) степенями свободы и их свойства, собственные частоты и коэффициенты формы.

5.2. Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

№ п/п

Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин

№ № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин

ТАУ

Основы проектирования

Печатное оборудование

Прикладная механика

5.3. Разделы дисциплин и виды занятий

*Наименование тем*	*Общая трудоемкость (часов)*
*Аудиторные* *занятия* *(всего часов)*	*Лекции*	*Практические* *занятия* *(семинары)*	*Лабораторные занятия*
*Введение Тема 1.* Кинематика	10	8		2
*Тема 2.* Винт	2	1		1
*Тема 3.* Динамика: основные соотношения статики	3	2		1
*Тема 4.* Дифференциальные уравнения поступательного движения твердого тела	3	2		1
*Тема 5* Общие теоремы и законы сохранения	10	6		4
*Тема 6.* Удар	3	2		1
*Тема 7.* Гироскопы	3	2		1
*Тема 8.* Принципы механики и общее уравнение динамики	3	2		1
*Тема 9.* Обобщенные координаты	2	1		1
*Тема 10.* Связи, обобщённые скорости, обобщённые силы.	2	1		1
*Тема 11* Уравнения Лагранжа.	4	3		1
*Тема 12* Колебания и устойчивость	6	4		2
*Итого*	51	34		17

6. Лабораторный практикум

№ *п/п*	*Наименование лабораторных занятий*	*Объем в часах* *по формам* *обучения*
*Очная*	*Очно-заочная*	*Заочная*
1	Лабораторные работы № 1,2,3,4,5,6. Составление программ для ПК при решении задач по кинематике	2
2	Составление программ для ПК при решении задач по теме: Винт	1
3	Составление программ для ПК при решении задач по статике	1
4	Составление программ для ПК при решении задач по теме: Дифференциальные уравнения поступательного движения твердого тела	1
5	Лабораторные работы:№7,8,9,11,12 Составление программ для ПК при решении задач по теме: Общие теоремы и законы сохранения	4
6	Лабораторные работы № 10. Составление программ для ПК при решении задач по теме: Удар	1
7	Лабораторные работы № 17,18,19,20,21. Составление программ для ПК при решении задач по теме: Гироскопы	1
8	Составление программ для ПК при решении задач по теме: Принципы механики и общее уравнение динамики	1
9	Составление программ для ПК при решении задач по теме: Обобщенные координаты	1
10	Составление программ для ПК при решении задач по теме: Связи, обобщённые скорости, обобщённые силы.	1
11	Лабораторные работы № 15,16. Составление программ для ПК при решении задач по теме: Уравнения Лагранжа	1
12	Лабораторные работы № 13,14, ,22. Составление программ для ПК при решении задач по теме: Колебания и устойчивость	2

7. Примерная тематика курсовых проектов (работ)

1. Статический и динамический расчёт узлов ферм.

2. Интегрирование дифференциальных уравнений свободных колебаний механической системы.

3. Исследование и проектирование схем исполнительных механизмов современных полиграфических машин.

8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

основная литература

1. , Курс теоретической механики. Часть 1, 2. – М.: Высш. шк., 1984.

2. Краткий курс теоретической механики. – М.: Наука. (любое издание после 1986 г.)

3. Сборник задач по теоретической механике. – М.: Наука. (любое издание после 1986 г.)

4. Задания для курсовых, расчетно-графических и лабораторных работ по направлению 551800. – М.: Изд-во МГУП «Мир книги», 2005.

5. Теоретическая механика. Конспект лекций. – М.: Изд-во МГУП, 2003.

6. Силенко динамика. – М.: Изд-во МГУП, 2007.

7. , , Цукерников уравнение динамики в примерах. – М., Изд-во МГУП, 2010.

дополнительная литература

8. , Сборник лабораторных работ по теоретической механике. – М.: Изд-во МГУП, 2005.

9. Сборник заданий для курсовых, расчётно-графических и лабораторных работ по теоретической механике\ Под ред. . Изд. 3-е, 4-е и т. д.

9. Материально-техническое обеспечение дисциплины

· лабораторное оборудование по Проведению работ по Теоретической механике. Полный комплект Лабораторных работ.

· Теоретические занятия (лекции), практические (лабораторно-практические) занятия, компьютерное моделирование, мультимедийные компьютерные технологии, технология активного обучения, самостоятельное изучение студентами дополнительных тем дисциплины и выполнение расчетно-графических работ и индивидуальных контрольных заданий.

· Теоретические занятия (лекции) организуются по потокам. Целью лекций является получение теоретических знаний для проведения практических занятий. При проведении лекций используются мультимедийные компьютерные технологии. Общий объем лекционного курса – 34 чac.

· Практические (лабораторно-практические) занятия проводятся по подгруппам, каждая из которых делится на бригады (по 4 человека). Целью лабораторно-практических занятий является ознакомление и получение практических навыков по применению измерительных устройств и электронно-измерительных приборов. При проведении практических занятий используются компьютерное моделирование. На лабораторно-практических занятиях используется метод объяснения и показа примеров решения задач с последующим самостоятельным решением и выполнением лабораторных работ. При защите результатов лабораторно-практических занятий применяются технологии активного обучения. Общий объем лабораторно-практических работ – 17 часов.

Итоговый контроль по курсу

· Для контроля усвоения дисциплины «Теоретическая механика» учебным планом предусмотрен –экзамен.

· Для успешного освоения дисциплины необходима правильная организация постоянной ритмичной работы студентов в семестре. А последнее возможно только при правильном текущем контроле. Поэтому в течение семестра целесообразен постоянный контроль текущей успеваемости студентов:

1.По лабораторным работам предполагается:

· письменная домашняя подготовка к занятиям и предварительный опрос. Без подготовки студент не допускается к выполнению лабораторной работы.

· защита лабораторной работы, в результате определяется усвоение теоретической и практической частей изучаемых разделов дисциплины.

2. Выполнение и защита РГР.

3. Проверка у каждого студента решений индивидуальных наборов задач.

4. Учёт посещаемости лекций.

5. Текущий промежуточный контроль за выполнением РГР.

6. Промежуточная аттестация студентов в середине семестра.

7. Студенты, не выполнившие в полном объёме предусмотренные планом РГР, перечень лабораторных работ и контрольных работ, не могут получить зачёт и не допускаются кафедрой к сдаче экзаменов.

Разработчики:

Кафедра ТиПМ проф.