Учебно-методический комплекс «Классическая механика» (1111898), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Системы сосвязями, степенисвободы, обобщенные координаты.Уравнения Лагранжа. Уравнения Гамильтона.Колебания и волны.Математическиймаятник. Физический маятник.Определение частотколебаний. Колебания в системах сдвумя степенямисвободы. Нормальные колебания инормальные координаты. Колебанияструны.Статистическая механика. Равновеснаястатистическая механика. Распределния Гиббса, Максвелла, Больцмана.Размер и масса молекул. Явления переноса: диффузия итеплопроводность.311-12448Еженедельные короткие контрольныеработы на семинарах(две работы)313-14448Еженедельные короткие контрольныеработы на семинарах(две работы)315-16448Еженедельные короткие контрольныеработы на семинарах(три работы)Лабораторные работыЛабораторные работы выполняются по индивидуальному плану и состоят в решениисредствами компьютерного моделирования движения материальной точки, движения твердого тела, колебания связанных маятников, распространения волны, движения ансамбля частиц и других механических явлений и процессов.4.4.

Курсовой проект (курсовая работа, расчетно-графическое задание, реферат,контрольная работа)Курсовой проект выполняется по индивидуальному плану студента и состоит в разработке компьютерной демонстрации для иллюстрации какого-либо механическогопроцесса или его приложения.4.5. Консультации7Лектор курса проводит 3 двухчасовые консультации в период сессии, а также консультации в течение семестра после лекций по желанию студентов. Преподаватели, ведущие занятия в учебных группах, проводят консультации по теоретическим вопросами методам выполнения самостоятельных заданий.4.6.Интерактивные образовательные технологии, используемые в аудиторныхзанятияхПри проведении лекций, наряду с традиционными технологиями используются физические демонстрации и компьютерные анимации механических процессов.

Подготовленакомпьютерная демонстрация на тему «Современные достижения науки в курсе физики».Создана программа, которая позволяет студенту промоделировать на компьютере современную технологию управления движением микроскопических частиц с помощьюлазерного излучения. Эта программа была представлена в докладе С.Ю.Никитина наВсероссийском Съезде учителей физики и опубликована во Всероссийском учебнометодическом журнале «Первое сентября». Методические материалы, которые включают программу лекционного курса, контрольные и экзаменационные вопросы, а такжеучебное пособие по курсу, размещены на сайте в Интернете.5.

Содержание дисциплины «Классическая механика» (3 семестр).По курсу «Классическая механика» в течение семестра (16 недель) еженедельно читается двухчасовая лекция и еженедельно проводится двухчасовой семинар. Лекциипроводятся в Центральной Физической Аудитории имени Р.В.Хохлова физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова. Теоретическое изложение изучаемого материалана лекциях поддерживается физическими демонстрациями механических процессов, атакже компьютерными иллюстрациями и анимациями. В частности, на лекциях демонстрируются колебания Маятника Фуко, реактивное движение, действие гравитационныхсил, сил упругости и сил трения, действие электромагнитных сил на заряженные частицы, колебания маятников, свободное вращение твердых тел различной формы, свойствагироскопов, движения тел в системах со связями и другие.

Лекционные демонстрациипроводят сотрудники Кабинета Физических демонстраций физического факультетаМГУ. В иллюстрациях представлены движения материальной точки в поле центральнойсилы, движение планет и спутников в Солнечной системе, измерение сил светового давления.5.1. Содержание лекций.Введение. Физика как наука об элементарных процессах в природе. Современныедостижения и проблемы физики. Структура курса физики на факультете Вычислительной математики и кибернетики МГУ. Программа курса «Классическая механика», учебные пособия по этому курсу.

Основные абстракции механики: материальная точка, абсолютно твердое тело, сплошная среда. Кинематика материальной точки. Математическое описание движения материальной точки. Измерение расстояний и промежутков времени. Определения метра и секунды. Система координат и система отсчета. Радиус-вектор, скорость и ускорениематериальной точки. Закон движения точки.

Прямолинейное равноускоренное движение. Свободное падение. Ускорение свободного падения тел вблизи поверхностиЗемли. Криволинейное движение точки. Тангенциальное и нормальное ускорения.8 Принцип относительности. Преобразования Галилея и преобразования Лоренца.

Принцип относительности Галилея. Преобразования Галилея. Трудность классической физики: неинвариантность уравнений электромагнитного поля относительнопреобразований Галилея. Опыт Майкельсона. Принцип постоянства скорости света.Относительность времени. Преобразования Лоренца. Принцип относительностиЭйнштейна. Кинематика твердого тела. Виды движений твердого тела: поступательное движение, вращение вокруг неподвижной оси, плоское движение, движение тела с однойнеподвижной точкой, произвольное движение.

Угловая скорость вращения тела.Вектор угловой скорости. Теорема Эйлера. Матрица поворота тела. Кинематика вращающихся систем отсчета. Связь кинематических характеристикдвижения точки относительно неподвижной и вращающейся систем отсчета. Переносное и кориолисово ускорения точки. Центростремительное ускорение. Законы Ньютона. Формулировка законов Ньютона.

Законы Ньютона как обобщениеопытных данных. Инерциальная система отсчета. Понятия силы и массы. Измерениесил и масс. Экспериментальная проверка законов Ньютона. Сложение сил. Импульсматериальной точки. Силы в механике. Гравитационные силы. Закон всемирного тяготения. Гравитационная постоянная. Принцип суперпозиции. Притяжение материальной точки к однородному шару. Измерение массы Земли.

Факты, подтверждающие закон всемирноготяготения. Силы упругости. Закон Гука. Коэффициент упругости. Силы трения. Трение покоя и трение скольжения. Сила нормального давления и сила трения. Коэффициент трения. Вязкое трение. Зависимость силы вязкого трения от скорости тела.Электромагнитные силы: сила Кулона и Сила Лоренца.

Электрический заряд.Напряженность электрического поля, индукция магнитного поля. Релятивистскоеуравнение движения. Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции. Уравнение движения материальной точки относительно неинерциальной системы отсчета. Сила инерции. Переносная и центробежная силы инерции. Кориолисова сила инерции. Маятник Фуко. Импульс системы частиц. Движение центра масс.

Импульс частицы и системы частиц. Центр масс системы частиц. Скорость и ускорение центра масс. Внутренние ивнешние силы. Закон движения центра масс. Закон сохранения импульса. Закон изменения импульса механической системы.Закон сохранения импульса. Реактивное движение. Реактивная сила. Уравнение Мещерского. Стартовая масса ракеты. Формула Циолковского. Возможности современной ракетной техники.

Закон сохранения импульса в теории относительности. Работа и потенциальная энергия. Элементарная работа силы. Работа. Потенциальная сила. Примеры потенциальных и непотенциальных сил. Потенциальная энергия. Потенциальная энергия в однородном поле тяготения. Потенциальная энергия пружины. Потенциальная энергия частицы в поле центральной силы. Кинетическая энергия. Кинетическая энергия частицы и системы частиц. Теоремаоб изменении кинетической энергии. Кинетическая энергия тела при поступательномдвижении, при вращении вокруг неподвижной оси и при плоском движении. Моментинерции тела. Закон сохранения энергии в механике.

Полная механическая энергия частицы исистемы частиц. Закон изменения полной энергии. Закон сохранения энергии в клас9сической механике и в теории относительности. Связь массы и энергии. Энергия покоя тела. Формула Эйнштейна. Факты, подтверждающие теорию относительности.Момент импульса частицы и системы частиц. Момент силы. Моменты относительно точки. Момент импульса системы частиц и твердого тела.

Моменты относительно оси. Вращение тела вокруг неподвижной оси. Плоское движение твердого тела.Теорема моментов. Закон сохранения момент импульса. Закон изменения момента импульса частицы. Теорема моментов. Закон изменения момента импульса системы частиц (тела). Закон сохранения момента импульса относительно точки и относительно оси.Материальная точка в центральном поле. Центральное силовое поле.

Движениепланет Солнечной системы и законы Кеплера. Плоский характер движения в центральном поле. Закон постоянства секторной скорости. Вывод первого закона Кеплера из закона сохранения энергии и закона сохранения момента импульса. Типы траекторий движения точки в центральном силовом поле: окружность, эллипс, парабола,гипербола.Плоское движение твердого тела.

Уравнение движения центра масс тела. Уравнение вращения тела. Вращение тела вокруг неподвижной оси. Уравнение колебанийфизического маятника. Плоское движение твердого тела.Момент инерции твердого тела. Момент инерции твердого тела относительно произвольной оси. Теорема Гюйгенса – Штейнера. Вычисление моментов инерциистержня и диска.Системы со связями. Степени свободы. Обобщенные координаты. Связи в механике. Примеры систем со связями и без связей. Уравнения связей. Заданные силы исилы реакции. Голономные и неголономные связи. Стационарные и нестационарныесвязи.

Задача механики несвободной системы. Число степеней свободы. Обобщенные координаты и обобщенные скорости. Свойства обобщенных координат.Виртуальные перемещения. Виртуальная работа. Идеальные связи. Действительное и виртуальное перемещения точки. Вектор виртуального перемещения.

Виртуальная работа. Идеальные связи. Примеры систем с идеальными связями: идеальногладкая поверхность, невесомый жесткий стержень, качение без проскальзывания.Уравнения Лагранжа. Обобщенные силы. Уравнения движения системы с идеальными голономными связями. Исключение сил реакции. Уравнение Даламбера – Лагранжа. Переход к независимым координатам. Уравнения Лагранжа относительнокинетической энергии системы. Обобщенные силы: определение, размерность, физический смысл. Пример: плоский математический маятник.Функция Лагранжа. Обобщенные импульсы. Системы с идеальными голономными связями и потенциальными заданными силами. Выражение обобщенной силы через потенциальную энергию системы.

Функция Лагранжа. Уравнения Лагранжа относительно функции Лагранжа. Обобщенные импульсы: определение, размерность,физический смысл. Закон изменения обобщенного импульса. Закон сохраненияобобщенного импульса. Циклические координаты. Пример: сферический математический маятник.Уравнения Гамильтона. Канонические переменные.

Характеристики

Список файлов учебной работы