textarchive.ru

Главная > Рабочая программа


ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Физический факультет

Кафедра общей и теоретической физики

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

________________В.П. Гарькин

«____»_______________ 2008 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Теоретическая механика и механика сплошных сред

(блок «Общие математические и естественнонаучные дисциплины»; раздел «Федеральный компонент»; основная образовательная программа специальности 010701 Физика)

Самара

2008

Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования специальности 010701 Физика, утвержденного 17.03.00.(номер государственной регистрации 172 ен/сп).

Составитель рабочей программы д.ф.-м. н., профессор А.П. Мартыненко

Рецензент д.ф.-м. н., профессор Р.Н.Фаустов

Рабочая программа утверждена на заседании кафедры общей и теоретической физики (протокол № от «27» июня 2007 г.)

Заведующий кафедрой

27 июня 2007 г. _________________ А.А. Бирюков

СОГЛАСОВАНО

Декан

факультета

27 июня 2007 г. _________________ В.В. Ивахник

Начальник

методического отдела

27 июня 2007 г. _______________ Н.В. Соловова

ОДОБРЕНО

Председатель

методической

комиссии факультета

27 июня 2007 г. ________________ А.Ф. Крутов

1. Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе, требования к уровню освоения содержания дисциплины

1.1. Цели и задачи изучения дисциплины

Цель дисциплины

Курс “Теоретическая механика и механика сплошных сред” нацелен на получение базовых знаний по одному из основных разделов классической физики – механике. В рамках данного курса студенты должны изучитьметодытеоретической механики и механики сплошных сред, динамики конечномерных голономных механических систем с идеальными связями, научиться использовать различные методы для решения конкретных физических задач на соответствующем специальности уровне. Отметим, что на старших курсах знание механики необходимо студентам для успешного изучения других разделов физики.

Задачи дисциплины:

  • раскрыть роль фундаментальных принципов и методов теоретической механики;

  • научить использовать современный математический аппарат для решения конкретных задач динамики;

  • рассмотреть основные проблемы теоретической механики и механики сплошных сред

  • сформировать у студентов знания и навыки, позволяющие самостоятельно решать прикладные задачи

1.2. Требования к уровню подготовки студента, завершившего изучение данной дисциплины

Студенты, завершившие изучение данной дисциплины, должны:

Иметь представление:

  • о границах применимости законов классической механики;

  • о методах, используемых в классической механике и механике сплошных сред;

  • об основных задачах теоретической механики и механики сплошных сред

Знать:

  • базовую терминологию, относящуюся к различным разделам теоретической механики и механики сплошных сред;

  • способы описания движения механических систем;

  • формулировку основных теорем и законов теоретической механики и механики сплошных сред

Уметь:

  • продемонстрировать применение различных методов при решении конкретных задач динамики;

  • решать задачи по данной дисциплине;

  • проводить численные расчеты соответствующих физических величин в общепринятых системах единиц;

1.3. Связь с предшествующими дисциплинами

Для усвоения курса по теоретической механике и механике сплошных сред требуется владение теорией пределов, операциями дифференцирования (в том числе частными производными), интегрирования (в том числе интегрированием по поверхности и объему), основными операциями векторного анализа (взятие градиента, производной по направлению, дивергенции, ротора), методами решения простых обыкновенных дифференциальных уравнений и уравнений в частных производных.

Студент должен владеть основными методами и представлениями из теории электромагнитных явлений (потенциалы электромагнитного поля, уравнения Максвелла, сила Лоренца), знать основы геометрической оптики (уравнение эйконала), а также основные законы термодинамики.

1.4. Связь с последующими дисциплинами

Понятия, законы и методы, введенные в курсе теоретической механики и механики сплошных сред, будут использоваться в курсах электродинамики, радиоэлектроники, термодинамики, статистической физики, квантовой механики, дисциплинах специализации на всех специализациях физического факультета.

2. Содержание дисциплины

2.1. Объем дисциплины и виды учебной работы (в часах)

ОЧНАЯ ФОРМА ОБУЧЕНИЯ, 3-й семестр – зачет, 4-й семестр зачет, экзамен

Вид учебных занятий

Количество часов

Всего часов аудиторных занятий

138

Лекции

90

Практические занятия (семинары)

48

Всего часов самостоятельной работы

222

Подготовка к лекционным занятиям

90

Подготовка к семинарским занятиям

72

Подготовка к зачетам

30

Подготовка к экзамену

30

Всего часов по дисциплине

360

2.2. Разделы дисциплины и виды занятий

№ п/п

Раздел дисциплины

Количество часов

лекции

практические занятия

лабораторные занятия

Введение

2

Основные понятия и законы механики

4

2

---

Законы изменения и сохранения импульса кинетического момента и энергии точки и системы материальных точек

4

2

Движение в центрально-симметричном поле

4

4

Задача двух тел

4

2

---

Упругое рассеяние частиц

2

---

---

Движение относительно неинерциальных систем отсчета

4

2

---

Уравнения Лагранжа

8

6

---

Линейные колебания

6

4

---

Динамика твердого тела

6

2

Канонические уравнения Гамильтона.

8

2

---

Метод Рауса. Скобки Пуассона.

4

2

---

Метод канонических преобразований

4

2

Метод уравнения Гамильтона-Якоби

6

4

---

Интегральные вариационные принципы

6

---

---

Интегральные инварианты Пуанкаре

2

---

---

Переменные действие-угол и адиабатические инварианты

4

---

---

Основные понятия и законы механики сплошных сред

4

---

---

Идеальная жидкость, вязкая жидкость

4

2

---

Звуковые волны, ударные волны

2

2

Теория упругости

2

2

Контрольные работы

8

---

Итого

90

48

---

2.3. Лекционный курс

ТЕМА 1. Основные понятия и законы классической механики

Основные понятия и постулаты классической механики. Частица и материальная точка. Пространство и время. Сила и масса. Инерциальные и неинерциальные системы отсчета. Теория относительности Галилея и Эйнштейна. Законы Ньютона. Кинематика точки в различных системах координат (декартовы, цилиндрические, сферические, полярные). Естественный способ задания движения системы. Нерелятивистские и релятивистские уравнения движения частицы. Решение уравнений движения и начальные условия.

ТЕМА 2. Законы изменения и сохранения импульса, кинетического момента и энергии.

Законы изменения и сохранения импульса точки, момента количества движения и энергии. Взаимодействия частиц. Потенциальные силы. Гироскопические силы. Диссипативные силы. Система N материальных точек. Центр масс. Закон изменения импульса системы точек. Теорема о сохранении импульса системы материальных точек. Закон изменения момента количества движения системы материальных точек. Момент сил. Теорема о сохранении полной энергии системы материальных точек с потенциальными силами. Теорема вириала.

ТЕМА 3. Движение в центрально-симметричном поле.

Основные закономерности движения материальной точки в центрально-симметричном поле. Законы сохранения момента импульса и энергии материальной точки. Понятие эффективной потенциальной энергии. Интегралы траектории и закона движения материальной точки. Апсидальные точки. Классификация возможных типов движения материальной точки в поле центральных сил. Условие падения частицы на центр. Движение под действием силы обратно-пропорциональной квадрату расстояния до центра силы. Законы Кеплера. Уравнение траектории движения материальной точки в кулоновском поле. Эксцентриситет траектории, афелий, перигелий.Вектор эксцентриситета. Орбитальные полеты космических аппаратов. Коррекция траектории движения.

ТЕМА 4. Задача двух тел.

Уравнения движения двух взаимодействующих материальных точек в инерциальной системе отсчета. Движение центра масс системы точек. Система центра масс. Радиусы-векторы материальных точек, их скорости и ускорения в системе центра масс. Эквивалентная задача о движении  точки в центральном поле. Законы сохранения момента импульса и энергии  точки. Траектории движения двух точек с потенциальной энергией U( r )= -/r. Третий закон Кеплера.

ТЕМА 5. Упругое рассеяние частиц.

Постановка задачи об упругом рассеянии частиц. Кинематика упругого рассеяния частиц. Граничные условия в проблеме рассеяния частиц. Полный и относительный импульс частиц. Импульсы двух частиц после рассеяния. Диаграммы импульсов. Лабораторная система отсчета и система центра масс. Углы рассеяния частиц. Определение импульсов частиц в конечном состоянии в терминах начальной асимптотики и угла рассеяния. Прицельный параметр. Дифференциальное эффективное сечение рассеяния. Полное эффективное сечение рассеяния в классической механике. Вычисление дифференциального эффективного сечения рассеяния частиц в кулоновском поле. Формула Резерфорда. Экспериментальная проверка формулы Резерфорда.

ТЕМА 6. Движение относительно неинерциальных систем отсчета.

Задание положения одной произвольной системы отсчета S’ относительно другой S. Ориентация системы отсчета S’ относительно инерциальной системы отсчета S. Углы Эйлера. Произвольное движение твердого тела и его разложение на поступательное движение и вращение. Теорема Эйлера о движении твердого тела с одной неподвижной точкой. Угловая скорость вращения. Кинематические формулы Эйлера. Связь между положениями, скоростями и ускорениями материальной точки относительно двух произвольных систем отсчета. Уравнения движения точки относительно неинерциальной системв отсчета. Кориолисова и переносная силы инерции. Уравнения движения материальной точки около поверхности Земли относительно Земли.

ТЕМА 7. Уравнения лагранжа.

Основная задача динамики несвободной системы N материальных точек. Понятие о связях. Реакции связей. Голономные связи. Стационарные связи. Понятие действительного, возможного и виртуального перемещения материальной точки. Виртуальная работа реакций связей. Идеальные связи. Основная задача динамики системы N материальных точек с k идеальными голономными связями. Метод неопределенных множителей Лагранжа. Уравнения Лагранжа с реакциями связей ( 1 рода). Основное уравнение механики – дифференциальный вариационный принцип Даламбера – Лагранжа. Положение равновесия системы. Принцип виртуальных перемещений. Понятие независимых обобщенных координат. Число степеней свободы системы N материальных точек с k голономными связями. Уравнения Лагранжа в независимых обобщенных координатах (2 рода). Понятие обобщенной силы. Система уравнений Лагранжа 2 рода для систем с потенциальными силами. Функция Лагранжа (лагранжиан системы). Понятия обобщенной энергии и обобщенного импульса. Законы изменения и сохранения обобщенной энергии и обобщенного импульса. Структура кинетической энергии системы в обобщенных координатах. Понятие обобщенно-потенциальных сил. Сила Лоренца – обобщенно-потенциальная сила. Структура обобщенного потенциала в обобщенных координатах. Диссипативная функция Рэлея. Структура функции Лагранжа в обобщенных координатах. Структура обобщенного импульса и обобщенной энергии в обобщенных координатах. Функция Лагранжа линейного гармонического осциллятора. Функция Лагранжа заряда, движущегося в электромагнитном поле задаваемом потенциалами  и А. Функция лагранжа двойного плоского маятника.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Рабочая программа дисциплины (16)

    Рабочая программа
    Рабочаяпрограммадисциплины Форма рабочейпрограммыдисциплины утверждена Методическим советом академии 03.10.2011г. Рабочиепрограммы учебных дисциплин должны быть ...
  2. Рабочая программа дисциплины (255)

    Рабочая программа
    РАБОЧАЯПРОГРАММАДИСЦИПЛИНЫ УТВЕРЖДАЮ Декан инженерно-экономического факультета _____________ (д.э.н. Гвоздев Н.И.) «___»_____________2011 г. РАБОЧАЯПРОГРАММАДИСЦИПЛИНЫ «Бухгалтерский учет» НАПРАВЛЕНИЕ ...
  3. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ (268)

    Рабочая программа
    РАБОЧАЯПРОГРАММАДИСЦИПЛИНЫ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ И ЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОННО – ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ... , системы и сети” 1. Пояснительная записка. Настоящая программадисциплины “Математические и логические основы электронно-вычислительной ...
  4. Рабочая программа дисциплины (211)

    Рабочая программа
    Рабочаяпрограммадисциплины БЕЗОПАСНОСТЬ ... Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины а) основная литература: 1. Безопасность ... производственной деятельности: учебное пособие по дисциплине "Безопасность жизнедеятельности" / Л. В. ...
  5. Рабочая программа дисциплины (165)

    Рабочая программа
    РАБОЧАЯПРОГРАММАДИСЦИПЛИНЫ Основы построения современных телекоммуникационных сетей Цели и задачи дисциплины Изучение теоретических ... сетей. Примерное содержание разделов дисциплины Архитектура современных телекоммуникационных сетей Организационно ...
  6. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ (145)

    Рабочая программа
    РАБОЧАЯПРОГРАММАДИСЦИПЛИНЫ "Физические основы полупроводниковой микро- и оптоэлектроники " ( ... по всем основным разделам данной дисциплины. Семинары Занятия включают знакомство с основными ...

Другие похожие документы..