Рабочая программа учебной дисциплины «теоретическая механика»

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ» Согласовано _______________________ Утверждаю ______________________ Руководитель ООП по направлению 151000 д.т.н. проф. В.В. Габов Зав. кафедрой механики д.т.н. проф. В.Г. Гореликов РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА» Направление подготовки:151000 Технологические машины и оборудование Профиль подготовки: Оборудование нефтегазопереработки Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная Составитель: Профессор каф. механики проф. Л.К. Горшков САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2012 2012 Цели и задачи изучения дисциплины «Теоретическая механика» Целью «Теоретической механики» является изучение тех общих законов, которым подчиняются движение и равновесие материальных тел и возникающие при этом взаимодействия между телами, а так же овладение основными алгоритмами исследования равновесия и движения механических систем. На данной основе становится возможным построение и исследование механико-математической моделей, адекватно описывающих разнообразные механические явления. Помимо этого, при изучении теоретической механики вырабатываются навыки практического использования методов, предназначенных для математического моделирования движения систем твердых тел. Задачи курса теоретической механики: изучение механической компоненты современной естественно-научной картины мира, понятий и законов теоретической механики; овладение важнейшими методами решения научно-технических задач в области механики, основными алгоритмами математического моделирования механических явлений; формирование устойчивых навыков по применению фундаментальных положений теоретической механики при научном анализе ситуаций, с которыми инженеру приходится сталкиваться в ходе создания новой техники и новых технологий; ознакомление студентов с историей и логикой развития теоретической механики. Место дисциплины «Теоретическая механика» в структуре ООП «Теоретическая механика» - базовая естественно-научная дисциплина, лежащая в основе современной техники. На материале теоретической механики базируются такие общетехнические дисциплины, как «Прикладная механика», «Сопротивление материалов», «Теория механизмов и машин», «Детали машин», «Строительная механика», «Гидравлика», «Теория упругости и пластичности», «Гидродинамика и аэродинамика», «Теория колебаний». Сюда следует отнести и большое число специальных инженерных дисциплин, предметом которых служат: динамика и управление машинами и транспортными системами, методы расчета, сооружения и эксплуатации металлургического оборудования, технических средств нефтегазопереработки, трубопроводного транспорта, технологических машин для разработки торфяных месторождений. Изучение теоретического и алгоритмического аппарата теоретической механики способствует развитию у будущих специалистов склонности и способности к творческому мышлению, выработке системного подхода к исследуемым явлениям, умению самостоятельно строить и анализировать математические модели различных систем. В ходе изучения курса студент должен получить представление о предмете теоретической механики, возможности её аппарата и границах применимости ее моделей, а также о междисциплинарных связях теоретической механики с другими естественно-научными, общепрофессиональными и специальными дисциплинами. Он должен приобрести навыки решения типовых задач по статике, кинематике и динамике, а также опыт компьютерного моделирования механических систем. Значение курса теоретической механики в системе высшего образования определено ролью науки в жизни современного общества. Чрезвычайно велико гносеологическое значение учебной дисциплины «Теоретическая механика». Во-первых, как фундаментальные (пространство, время, тело, масса, сила), так и многие производные (системы отсчета, механическое движение, равновесие, работа, мощность, энергия) понятия теоретической механики имеют общенаучное значение. Во-вторых, студенты в ходе изучения теоретической механики знакомятся с научными методами познания, учатся собирать и формализовать информацию о механических системах с последующим созданием их механико-математических моделей, аргументировано – в плане логики и содержания – обосновывать свои рассуждения, целенаправленно выявлять причинно-следственные связи между явлениями, отличать научный подход к изучению окружающего мира от антинаучного. Тем самым теоретическая механика оказывается важнейшим звеном в формировании у студентов подлинно научного мировоззрения. В рамках теоретической механики студенты впервые получают возможность практически применить арсенал математических и физических понятий к исследованию реальных систем, осваивают важнейшие алгоритмы такого исследования. С учетом всех этих обстоятельств (а также характерного для аппарата теоретической механики сочетания непосредственной наглядности и логической стройности) дисциплина «Теоретическая механика» играет среди дисциплин отечественной высшей технической школы уникальную дидактическую роль. Требования к результатам освоения дисциплины Компетенции выпускника ООП бакалавриата, формируемые в результате освоения данной ООП ВПО Результаты освоения ООП бакалавриата определяются приобретаемыми выпускником компетенциями, т.е. его способностью применять знания, умения и личные качества в соответствии с задачами профессиональной деятельности. В результате освоения данной ООП бакалавриата выпускник должен обладать следующими компетенциями: общекультурными компетенциями: - владение целостной системой научных знаний об окружающем мире, способность ориентироваться в ценностях бытия, жизни, культуры; - способность на научной основе организовывать свой труд, оценивать с большой степенью самостоятельности результаты своей деятельности, владеть навыками са­мостоятельной работы; - способность приобретения с большой степенью самостоятельности новых знаний с использованием современных образовательных и информационных технологий; - целенаправленное применение базовых знаний в области математических, есте­ственных, гуманитарных и экономических наук в профессиональной деятельности; - умение использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования; - обладание навыками работы с компьютером как средством управления информацией; - знание основных методов, способов и средств получения, хранения, переработки информации, использование для решения коммуникативных задач современных технических средств и информационных технологий с использованием традиционных носителей информации, распределенных баз знаний, а также информацией в глобальных компьютерных сетях; - свободное владение литературной и деловой письменной и устной речью на русском языке, навыками публичной и научной речи; умение создавать и редактировать тексты профессионального назначения, анализировать логику рассуждений и высказываний; - владение одним из иностранных языков на уровне социального общения и бытового общения; Выпускник должен обладать следующими профессиональными компетенциями: производственно-технологическая деятельность: - умение выбирать основные и вспомогательные материалы и способы реализации основных технологических процессов и применять прогрессивные методы эксплуатации технологического оборудования при изготовлении изделий машиностроения; - умение применять методы стандартных испытаний по определению физико-механических свойств и технологических показателей используемых материалов и го­товых изделий; - умение применять современные методы для разработки малоотходных, энерго­сберегающих и экологически чистых машиностроительных технологий, обеспечивающих безопасность жизнедеятельности людей и их защиту от возможных последствий аварий, катастроф и стихийных бедствий, умение применять способы рационального использования сырьевых, энергетических и других видов ресурсов в машиностроении; организационно-управленческая деятельность : - умение составлять техническую документацию (графики работ, инструкции, сме­ты, планы, заявки на материалы и оборудование и т.п.) и подготавливать отчетность по установленным формам, подготавливать документацию для создания системы менедж­мента качества на предприятии; - готовность выполнять работы по стандартизации, технической подготовке к сер­тификации технических средств, систем, процессов, оборудования и материалов, орга­низовывать метрологическое обеспечение технологических процессов с использованием типовых методов контроля качества выпускаемой продукции; научно-исследовательская деятельность : - способность к систематическому изучению научно-технической информации, отечественного и зарубежного опыта по соответствующему профилю подготовки; - умение обеспечивать моделирование технических объектов и технологических процессов с использованием стандартных пакетов и средств автоматизированного проек­тирования, проводить эксперименты по заданным методикам с обработкой и анализом результатов; - способность принимать участие в работах по составлению научных отчетов по выполненному заданию и во внедрении результатов исследований и разработок в области машиностроения; - способность участвовать в работе над инновационными проектами, используя базовые методы исследовательской деятельности; проектно-конструкторская деятельность: - умение применять стандартные методы расчета при проектировании деталей и узлов изделий машиностроения; - способность принимать участие в работах по расчету и проектированию деталей и узлов машиностроительных конструкций в соответствии с техническими заданиями и использованием стандартных средств автоматизации проектирования; - способность разрабатывать рабочую проектную и техническую документацию, оформлять законченные проектно-конструкторские работы с проверкой соответствия разрабатываемых проектов и технической документации стандартам, техническим условиям и другим нормативным документам; - умение проводить патентные исследования с целью обеспечения патентной чис­тоты новых проектных решений и их патентоспособности с определением показателей технического уровня проектируемых изделий; Выпускник в соответствии с профилем подготовки ММ, ОНГ, ТМ и домини­рующем видом профессиональной деятельности «Производственно-технологическая и проектно-конструкторская», должен обладать следующими профильными профессиональными компетенциями: понимание основных тенденций развития соответственно - металлургических машин и оборудования; владение методами конструктивных решений при проектировании соответственно - металлургических машин и оборудования, оборудования нефтегазопереработки с учетом условий эксплуатации; владение основами эксплуатации, ремонта и технического обслуживания соответственно - металлургических машин и оборудования, оборудования; владение основами нефтегазопереработки и нефтехимии; владение способами определения физико-механических и прочностных характери­стик конструкционных материалов и изделий, вопросами смазки, трения и изнашивания.В результате изучения дисциплины студент должен: знать: основные понятия и концепции теоретической механики, важнейшие теоремы механики и их следствия, порядок применения теоретического аппарата механики в важнейших практических приложениях; основные механические величины, их определение, смысл и значение для теоретической механики; основные модели механических явлений, идеологию моделирования технических систем и принципов построения математических моделей механических систем; основные методы исследования равновесия и движения механических систем, важнейшие (типовые) алгоритмы такого исследования; уметь: интерпретировать механические явления при помощи соответствующего теоретического аппарата; пользоваться определениями механических величин и понятий для правильного истолкования их смысла; объяснять характер поведения механических систем с применением важнейших теорем механики и их следствия; записывать уравнения, описывающие поведение механических систем, учитывая размерности механических величин и их математическую природу (скаляры, векторы, линейные операторы); применять основные методы исследования равновесия и движения механических систем, а также типовые алгоритмы такого исследования при решении конкретных задач; пользоваться при аналитическом и численном исследованиях математико-механических моделей технических систем возможностями современных компьютеров и информационных технологий; владеть навыками: применения основных законов теоретической механики в важнейших практических приложениях; применения основных методов исследования равновесия и движения механических систем для решения естественно-научных и технических задач; построения и исследования математических и механических моделей технических систем; применение типовых алгоритмов исследования равновесия и движения механических систем; использования возможностей современных компьютеров и информационных технологий при аналитическом и численном исследованиях математико-механических моделей технических систем. После завершения обучения студенты должны демонстрировать компетенции, перечисленные в разделе 2 программы. Объем дисциплины и виды учебной работы Общая трудоемкость дисциплины «Теоретическая механика» составляет 216 учебных часов, или 6 зачетных единиц (см. ниже следующую таблицу). Виды учебной работы Всего часов Семестры 2 3 Аудиторные занятия (всего) В том числе: Лекции Практические занятия (ПЗ) Самостоятельная работа (всего) В том числе: Расчетно-графическая работа Другие виды самостоятельной работы (решения задач по индивидуальным программам) 105 51 51 75 48 30 54 36 18 54 12х2=24 30 51 34 17 21 12х2=24 Вид практической аттестации Зач./экз. зачет экзамен Общая трудоемкость: часы . 216 108 108 Содержание дисциплины Содержание разделов дисциплины Введение Краткая характеристика задач, решаемых в теоретической механике. Место теоретической механики в цикле естественно-научных дисциплин. Структура курса теоретической механики. Раздел 1. СТАТИКА Понятие о силе и ее задание. Моменты силы: относительно полюса и оси. Проекции момента силы. Пара сил и ее момент. Главный вектор и главный момент произвольной системы сил. Аксиомы статики, связи и их реакции. Примеры связей. Элементарные операции над системами сил, приведение их к простейшему виду. Силовые винты. Условия и уравнения равновесия произвольной системы сил. Равновесия сходящихся сил, плоской системы сил, систем параллельных сил, пространственной системы сил. Статически неопределимые стержневые системы. Центры тяжести тел и их определение. Раздел 2. КИНЕМАТИКА Способы задания движения точки. Их связь между собой. Уравнение траектории. Скорость и ускорение точки. Понятие об естественных осях. Скорость и ускорение в естественных осях. Простейшие виды движения. Поступательное движение. Траектории, скорость и ускорение точек при поступательном движении. Вращение относительно неподвижной оси. Скорость и ускорение при этом виде движения. Плоско-параллельное движение. Векторы скоростей и ускорений. Составные части плоско-параллельного движения. Абсолютное, переносное и относительное движение. Теоремы о сложении скоростей и ускорений. Метод полюса. Мгновенные центры скоростей и ускорений. Сферическое движение. Углы Эйлера. Раздел 3. ДИНАМИКА Понятие о динамике. Аксиомы динамики. Две задачи динамики. Дифференциальные уравнения движения элементарной точки. Общие теоремы динамики точки: о количестве движения, о кинетическом моменте, о кинетической энергии. Метод кинетостатики. Теория удара. Понятие о работе и мощности силы. Теорема Кориолиса. Переносная и кориолисова силы инерции. Динамика системы материальных точек. Классификация сил. Аксиомы динамики. Геометрия масс. Общие теоремы динамики системы. Законы сохранения количества движения, кинетического момента и кинетической энергии. Моменты инерции тел. Теорема Кенига. Элементарная и полная работа силы. Мощность силы и пары сил. Стационарные и нестационарные силовые поля. Принцип определения потенциальной энергии. Метод кинетостатики для системы материальных точек. Главный вектор и главный момент сил инерции. Основы теории колебаний. Свободные, затухающие и вынужденные колебания. Явление резонанса. Способы возбуждения колебаний. Типы возбудителей. Физический и математический маятник. Понятие о приведенной длине. Дифференциальное уравнение малых свободных колебаний. Периоды колебаний. Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами № п/п Наименование обеспечиваемых дисциплин № разделов данной дисциплины для изучения обеспечиваемых дисциплин 1 2 3 1 Сопротивление материалов * - * 2 Теория машин и механизмов - * * 3 Детали машин * - - 4 Прикладная механика * * * 5 Гидравлика * * * 6 Теория колебаний * * * 7 Теория упругости (в т. ч. динамическая) * - * Разделы дисциплины № п/п Наименование раздела Лекции, часы Практические занятия, часы СРС, часы Всего, часы 1 Статика 8 9 24 41 2 Кинематика 9 8 24 41 3 Динамика 34 34 66 134 Итого: 51 51 114 216 Лабораторный практикум – не предусмотрен Практические занятия № п/п № разд. дисцип. Тематика практических занятий Трудо-емкость, час 1 2 3 4 1 1 Условие равновесия сходящихся сил 2 2 1 Уравнение равновесия плоской системы сил 2 3 1 Уравнение равновесия пространственной системы сил 2 4 1 Статически неопределимая стержневая система (составная конструкция) 3 5 2 Кинематика точки. Задание движения. Уравнение траектории. 2 6 2 Скорость и ускорение точки в декартовых и естественных осях 2 7 2 Кинематика плоско-параллельного движения 2 8 2 Кинематика вращательного движения тел 2 9 3 Две задачи динамики 2 10 3 Решение задачи по теореме об изменении количества движения 2 11 3 Решение задачи по теореме об изменении кинетического момента 2 12 3 Работа и мощность силы 2 13 3 Теорема об изменении кинетической энергии 4 14 3 Метод кинетостатики 4 15 3 Геометрия масс. Определение моментов и радиусов инерции тел 2 16 3 Колебательное движение точки. Свободное движение 4 17 3 Затухающие колебания 4 18 3 Вынужденные колебания 4 19 3 Резонанс. Решение задач 4 Итого: 51 Перечень тем расчетно-графических работ: Расчет составной конструкции. Комплексная задача по кинематике точки. Теорема об изменении кинетического момента тела. Комплексная задача по динамике точки. Тематика курсовых работ – курсовые работы программой не предусмотрены. Учебно-методическое обеспечение дисциплины Рекомендуемая литература Основная литература Бутенин Н.В., Лунц Я.Л., Меркин Д.Р. Курс теоретической механики: Учебник. СПб.: Лань, 2008.-736 с. Журавлев В.Ф. Основы теоретической механики: Учебник. М.: Физматлит, 2008.-304 с. Никитин Н.Н. Курс теоретической механики: М.: Высшая школа, 2003.-719 с. Мещерский И.В. Сборник задач по теоретической механике: Учебное пособие. СПб.: Лань, 2005.-448 с. Б) Дополнительная литература Сборник задач по теоретической механике : Учебное пособие. / Под ред. Л.К. Горшкова. – СПб.: СПГГИ, 2004.-123 с. Сборник задач по теоретической механике: Учебное пособие / Под ред. К.С. Колесникова. СПб.: Лань, 2008.-448 с. Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики. – М.: 1986.-416 с. Средства обеспечения освоения дисциплины: Сайт в Интернете: URL: http://vuz.exponenta.ru (наборы задач и компьютерных программ по различным разделам «Теоретической механики») Материально-техническое обеспечение дисциплины При кафедре действует класс теоретической механики (ауд. 4401), используется набор наглядных пособий (плакатов, моделей). Методические рекомендации по организации изучения дисциплины: Все домашние и расчетно-графические задания, рефераты и курсовой проект связаны единой тематикой. Каждое последующее задание базируется на результатах предыдущего. В качестве расчетно-графических работ, выполняемых студентами самостоятельно следующие: Разработка технического задания на расчет составной конструкции. Комплексная задача по кинематике и динамике. Тематика домашних заданий связана с углубленным изучением материала рассматриваемого на практических занятиях и органично с ним связана. Вместе с тем, образуется единая система контроля и стимулирования студента в приобретении им соответствующих компетенций, т.е. его способности применять знания, умения и личные качества в соответствии с задачами профессиональной деятельности. Разработал: _______________ проф. Л.К. Горшков Эксперт: _______________ проф. М.М. Ветюков

Похожие:

	Рабочая программа учебной дисциплины (модуля) «Теоретическая механика» Дисциплина «Теоретическая механика» входит в вариативную часть (Б2) математического и естественнонаучного цикла		Рабочая программа учебной дисциплины " теоретическая механика " Цикл
	Программа учебной дисциплины «теоретическая механика» Специальность: 130102 «Технологии геологической разведки» Теоретическая механика” – это наука, изучающая движение и равновесие материальных тел, а также возникающее при этом взаимодействие...		Рабочая программа учебной дисциплины «Физика конденсированного состояния, термодинамика, статистическая физика, физическая кинетика» Программа предназначена для подготовки специалистов по всем физическим специальностям. Курс «Термодинамика и статистическая физика»...
	Рабочая программа дисциплины теоретическая механика и механика сплошных сред блок «Общие математические и естественнонаучные дисциплины» «Общие математические и естественнонаучные дисциплины»; раздел «Федеральный компонент»; основная образовательная программа специальности...		Программа учебной дисциплинЫ «теоретическая механика» Направление подготовки: 261400. 62 «Технология художественной обработки материалов»
	Рабочая программа учебной дисциплины механика специальность: 130101 «прикладная геология» «Механика» для постановки и решения технических задач при изучении и освоении различных учебных дисциплин		Рабочая программа учебной дисциплины теоретическая грамматика английского языка По подготовке специалиста Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению...
	Рабочая программа учебной дисциплины " вычислительная механика" Цикл: профессиональный Профили подготовки: Компьютерные технологии управления в робототехнике и мехатронике		Рабочая программа учебной дисциплины " теоретическая электрохимия " Цикл Целью дисциплины является изучение основных понятий и законов электрохимии, в частности, вопросов электрохимии, составляющих базу...