Требования к уровню освоения содержания дисциплины. (разделы «Статика», «Кинематика»)

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА

(разделы «Статика», «Кинематика»)

Учебно-методическое пособие для студентов

заочной и дистанционной форм обучения при подготовке

дипломированного специалиста по направлению

«СТРОИТЕЛЬСТВО»

Омск

Издательство СибАДИ

ББК 22.21

УДК 531.8

Л 84

Рецензенты:

д-р техн. наук, проф. В. В. Сыркин (СибАДИ);

канд. техн. наук В. Я. Слободин (СибАДИ)

Рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом

академии в качестве учебно-методического пособия

А. М. Лукин, Д. А. Лукин, В. В. Квалдыков

Л84 Теоретическая механика (разделы «Статика», «Кинематика»):Учебно-методическое пособие для студентов заочной и дистанционной форм обучения при подготовке дипломированного специалиста по направлению «СТРОИТЕЛЬСТВО». – Омск: Изд-во СибАДИ, 2010. – 287 с.

ISBN 978–5–93204–318–9

Курс теоретической механики разбит на две самостоятельные части, что в основном соответствует распределению материала по семестрам и содержит необходимый минимум для сдачи экзамена. Наглядность и удачно подобранные примеры позволяют в кратчайшие сроки самостоятельно усвоить и повторить программу курса. Первая часть учебно-методического пособия посвящена разделам «Статика» и «Кинематика».

Предназначено для студентов заочной и дистанционной форм обучения при подготовке дипломированного специалиста по направлению «СТРОИТЕЛЬСТВО» (специальности: «Промышленное и гражданское строительство»; «Гидротехническое строительство»; «Городское строительство и хозяйство»; «Производство строительных материалов, изделий и конструкций»; «Теплогазоснабжение и вентиляция»; «Водоснабжение и водоотведение»; «Механизация и автоматизация строительства»; «Механическое оборудование и технологические комплексы предприятий строительных материалов, изделий и конструкций»; «Экспертиза и управление недвижимостью»; «Проектирование зданий»).

ISBN 978–5–93204–318–9 © А.М. Лукин, Д. А. Лукин,

В. В..Квалдыков, 2010

ВВЕДЕНИЕ

Развитие современной техники ставят перед её разработчиками разнообразные задачи, связанные с проектированием технических объектов: строительных конструкций и сооружений, машин различного функционального назначения и т. д. Несмотря на разнообразие этих объектов, решения поставленных задач основываются на принципах, которые имеют общую научную базу. Объясняется это тем, что в большинстве задач значительное место занимают вопросы, требующие изучения законов равновесия или движения механических систем.

Теоретическая механика представляет собой одну из научных основ современных технических дисциплин, таких как теория механизмов и машин, сопротивление материалов, детали машин и т. д. Теоретическая механика является одним из разделов механики.

Механика – наука о механическом движении и механическом взаимодействии материальных тел.

Теоретическая механика – раздел механики, в котором изучают законы движения механических систем и общие свойства этих движений.

Курс теоретической механики состоит из трёх разделов: статика, кинематика, динамика. Как правило, изучение теоретической механики начинают с первого раздела – статики.

Настоящее учебно-методическое пособие по разделам «Статика», «Кинематика» теоретической механики предназначено для студентов заочной и дистанционной форм обучения. Такое содержание данного пособия обусловлено тем, что эти разделы теоретической механики студенты изучают в одном семестре.

Необходимость создания учебно-методического пособия вызвана тем, что студенты дистанционной и заочной форм обучения не всегда имеют свободный доступ к учебной литературе и консультациям преподавателя. Эта проблема особенно актуальна для студентов, проживающих в глубинных сельских районах и на Крайнем Севере.

Следует также отметить, что опубликованные ранее вузовские учебники по теоретической механике очень объёмны. Как правило, в рабочих программах этой дисциплины при подготовке дипломированного специалиста по направлению «СТРОИТЕЛЬСТВО» в настоящее время используется не более 50 % информации, приведённой в рекомендуемой для высшего профессионального образования учебной литературе. Студентам дистанционной и заочной форм обучения, самостоятельно изучающим учебный материал, достаточно сложно ориентироваться в обширном списке рекомендуемой литературы при поиске теоретических положений, необходимых для выполнения контрольных работ.

Кроме этого, имеется ещё один существенный недостаток известных учебных пособий, заключающийся в следующем. Для одних и тех же специальностей дневной и заочной форм обучения применяются различные задания. Парадокс в том, что для студентов заочной формы обучения эти задания гораздо труднее, чем для студентов дневной формы обучения.

Содержание данного учебно-методического пособия соответствует программе и требованиям государственного образовательного стандарта ГОС ВПО РФ по дисциплине «Теоретическая механика» (разделы «Статика», «Кинематика») при подготовке дипломированного специалиста по направлению «СТРОИТЕЛЬСТВО».

Отличительными особенностями данного учебно-методического пособия от многих известных учебников по теоретической механике являются следующие особенности:

1. Краткость изложения теоретического материала. Громоздкие выводы и доказательства в нём не приведены, но вместе с тем уделено большое внимание чёткости формулировок определений основных понятий, теорем и принципов. Это позволяет глубже уяснить физический смысл формул и математических выражений, описывающих изучаемые механические процессы. В книге приведено достаточное количество рисунков, наглядно иллюстрирующих теоретический материал.

2. Сформирован подробный словарь терминов и определений, используемых в изучаемых разделах теоретической механики. Это позволяет студенту выработать чёткие навыки владения грамотной инженерно-технической лексикой.

3. Теория, примеры решения задач, варианты курсовых заданий, алгоритмы решения и примеры их выполнения сведены в одну книгу. Это существенно повышает удобства при изучении теоретического курса.

4. К каждой изучаемой теме занятий приведены вопросы для самоконтроля. Такие же вопросы сформулированы и для изучаемого в соответствующем семестре учебного материала. По этим вопросам студент имеет возможность самостоятельно проверить качество усвоения теоретического материала по всему комплексу вопросов, изучаемых в теоретической механике. По результатам самостоятельно проведённой проверки студент выявляет те вопросы, которые изучены недостаточно хорошо, и принимает решение о целесообразности коррекции своих знаний по изучаемому предмету.

5. В качестве контрольных работ использованы задания, аналогичные заданиям, приведенным в «Сборнике заданий для курсовых работ по теоретической механике»: Учеб. пособие для техн. вузов/ А. А. Яблонский, С. С. Норейко, С. А. Вольфсон и др.; Под ред. А. А. Яблонского. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1985. – 367 с., ил. Это учебное пособие применяется практически во всех высших учебных заведениях Российской Федерации.

6. Рассмотрены приёмы решения типовых задач, которые используются при сдаче интернет-экзамена.

Такой подход к выбору вариантов заданий позволяет обеспечить единство требований государственных образовательных стандартов РФ к качеству высшего образования и поднять качество дистанционного и заочного образования до уровня очного образования.

Перечисленные особенности делают данный курс легко доступным для хорошего понимания и усвоения студентами изучаемого материала, позволяют в короткие сроки подготовиться к экзаменам и зачётам.

Настоящее учебно-методическое пособие является вторым изданием, переработанным и дополненным. Идя навстречу многочисленным пожеланиям студентов, использующим эту книгу в качестве учебно-методического пособия, авторы внесли дополнительные разделы курса теоретической механики.

Хочется надеяться, что и впредь читатели будут помогать совершенствованию книги своими предложениями, которые будут с благодарностью рассмотрены.

Авторы выражают глубокую благодарность рецензентам и редактору за внимательное прочтение рукописи и замечания, которые позволили в значительной мере улучшить содержание книги.

ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

«ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА»

(разделы «Статика», «Кинематика»)

Программа дисциплины «Теоретическая механика» (разделы «Статика», «Кинематика») составлена согласно требованиям государственного образовательного стандарта ГОС ВПО РФ по дисциплине «Теоретическая механика» при подготовке дипломированных специалистов по направлению «СТРОИТЕЛЬСТВО».

Выдержка из ГОС ВПО РФ по дисциплине

«Теоретическая механика»

Требования

к обязательному минимуму содержания основной образовательной программы при подготовке дипломированных специалистов по направлению «СТРОИТЕЛЬСТВО».

Цели и задачи дисциплины

Целью дисциплины является формирование у студентов знаний в области теоретической механики – фундаментальной дисциплины физико-математического цикла, которая является базой для изучения как общепрофессиональных, так и специальных дисциплин при подготовке дипломированных специалистов по направлению «СТРОИТЕЛЬСТВО».

Задачей изучения дисциплины является получение студентами практических навыков в области теоретической механики, приобретение ими умения самостоятельно строить и исследовать математические модели технических систем, квалифицированно применяя при этом основные алгоритмы высшей математики и используя возможности современных компьютеров и информационных технологий.

Изучение студентами теоретической механики основывается на предварительной подготовке по элементарной и высшей математике, а также по основам механики, изучаемым в курсе физики. Основное применение положений теоретической механики в последующем учебном процессе происходит при изучении студентами курсов сопротивления материалов, деталей машин и других технических дисциплин.

Знания, полученные студентами при изучении теоретической механики и последующих общетехнических дисциплин, применяются при изучении специальных дисциплин и выполнении курсовых и дипломных проектов.

Требования к уровню освоения содержания дисциплины

Студент должен знать:

– понятийный аппарат теоретической механики;

– навыки составления математических моделей практических задач, в которых приходится иметь дело с равновесием или движением твёрдых тел;

– технику составления уравнений равновесия или движения различных механических систем;

– основные приёмы аналитического и численного исследований уравнений равновесия и движения.

Студент должен знать и уметь использовать:

– основные законы механики и важнейшие следствия из них;

– основные модели механики (модель материальной точки, системы материальных точек, абсолютно твёрдого тела, системы взаимосвязанных твёрдых тел);

– основные аналитические и численные методы исследования механических систем.

Студент должен иметь опыт решения типовых задач по статике и кинематике механических систем.

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

В полном курсе теоретической механики студенты изучают три её раздела: статику, кинематику и динамику.

Назначение изучаемого предмета – дать будущим специалистам основные сведения о законах равновесия и движения механических систем под действием приложенных к ним сил и методах расчёта их динамических характеристик. Все знания и навыки, полученные при изучении теоретической механики, необходимы для освоения специальных и профилирующих предметов и потребуются в практической работе на производстве.

Рекомендуется такая последовательность изучения материала:

1. Ознакомиться с содержанием программы предмета к каждому заданию.

2. Изучить теоретический материал, относящийся к контрольному заданию. При изучении теоретического материала необходимо прежде всего уяснить сущность каждого излагаемого вопроса. Главное – это понять теоретический материал, а не «заучить». Изучать материал рекомендуется по темам. Сначала следует прочитать весь изучаемый материал темы лекции, особенно не задерживаясь на том, что показалось не совсем понятным; часто это становится понятным из последующего материала. Затем надо вернуться к местам, вызвавшим затруднения, и внимательно разобраться в том, что неясно. Особое внимание при повторном чтении обратите на формулировки соответствующих определений, понятий и теорем (они набраны курсивом). В точных формулировках, как правило, бывает существенным каждое слово и очень полезно понять, почему данное определение сформулировано именно так. Для удобства изучения словарь терминов, определений и понятий, применяющихся в изучаемом разделе теоретической механики, вынесен в отдельное приложение.

3. Дать ответы на вопросы и задания для самоконтроля. При затруднениях необходимо вновь вернуться к теоретическому материалу и разобраться в соответствующем вопросе.

4. Закрепить изученный материал путём разбора решённых задач, приведённых в настоящем пособии. Особое внимание следует обратить на методические указания. При затруднениях в понимании какого-либо вопроса необходимо обратиться за разъяснением к преподавателю.

5. Приступить к решению задач контрольной работы. Задачи контрольной работы даны в последовательности тем программы и поэтому должны решаться постепенно, по мере изучения материала.

Каждый студент-заочник должен выполнить контрольную работу, содержащую восемь заданий. Варианты заданий приведены в данном учебно-методическом пособии.

Номер варианта задания в контрольной работе студент выбирает самостоятельно по двум последним цифрам номера своей зачётной книжки, используя следующую формулу:

b = c – 30·i,

где b – номер варианта задания; с – две последние цифры номера зачётной книжки студента; 30 – число вариантов заданий; i – целое число, изменяющееся от 0 до 3.

Примеры определения номера варианта задания:

с = 06, b = 06 – 30·0 = 6. Вариант №6.

с = 32, b = 32 – 30·1 = 2. Вариант №2.

с = 77, b = 77 – 30·2 = 17. Вариант №17.

с = 93, b = 93 – 30·3 = 3. Вариант №3.

При выполнении контрольных работ необходимо соблюдать следующие требования.

1. Контрольная работа выполняется в отдельной тетради, на титульном листе которой указывают: фамилию, имя, отчество студента, наименование предмета, номер варианта, дату отправления работы и точный почтовый адрес студента.

2. Рисунки в контрольной работе должны быть выполнены четко и аккуратно, согласно требованиям единой конструкторской документации (ЕСКД).