новая папка 1 / 524325
.pdfМинистерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Якутская государственная сельскохозяйственная академия» Инженерный факультет
Кафедра энергообеспечения в АПК
Методические указания к выполнению контрольной работы №1 по физике
Механика
Якутск 2016
Составитель
А.И.Попова
Механика:метод. указания к изучению курса физики для студ. Инженерного факультета (бакалавриат) / Якутск. гос. с.-х. акад.; сост.: А.И. Попова. –
Якутск, 2016. – 22с.
Приведены условия задач для выполнения контрольных работ, содержатся краткий теоретический материал и примеры решения задач по теме «Механика». Приведена разбивка задач по вариантам.
Данные методические указания предназначены для студентов инженерного факультета направления 35.03.06. «Агроинженерия», профиль
– Технический сервис в агропромышленном комплексе.
Введение
Физика относится к числу естественных наук. Предметом физики является изучение общих свойств материи, т.е. вещества и поля, общих закономерностей и форм ее движения.
Физика определяет законы, которыми пользуются остальные естественные науки и техника, применяя их для отдельных частных случаев.
Изучение физики в высших учебных заведениях преследует двоякую цель: расширить кругозор учащихся и способствовать развитию у них миропонимания; подготовить их к сознательному изучению смежных с физикой дисциплин.
Учебная работа студентов складывается из следующих основных элементов: самостоятельного изучения физики по учебным пособиям, выполнения контрольных работ, посещения и проработки обзорных лекций в период сессий, выполнения лабораторного практикума, сдачи зачетов и экзаменов.
Цель контрольных работ – закрепление теоретического материала при самостоятельном выполнении контрольных заданий, которое способствует более глубокому пониманию и закреплению курса физики.
Указания к решению контрольных работ
В процессе изучения курса физики студенты должны выполнить контрольные работы в соответствии с учебным планом. Контрольная работа состоит из 6 задач. Определение варианта и номеров задач проводится по двум последним цифрам шифра зачетной книжки по таблице вариантов.
Перед выполнением контрольной работы студенту необходимо внимательно ознакомиться с основными формулами и разобрать примеры решения задач.
Требования к выполнению контрольных работ
1)полностью переписывать условия задач своего варианта;
2)сделать краткую запись условия, при этом числовые данные перевести в одну систему единиц (преимущественно в СИ);
3)выполнить аккуратно чертеж, рисунок или схему, поясняющие описанный в задаче процесс;
4)в ходе решения задачи делать краткие и ясные комментарии используемых физических законов и формул;
5)решив задачу в общем виде, проверить ответ по равенству размерностей левой и правой части расчетной формулы;
6)в полученную расчетную формулу подставить числовые данные и оценить правдоподобность ответа;
7)оставлять поля для замечаний;
8)на титульном листе указывать номер контрольной работы, наименование дисциплины, фамилию и инициалы студента, шифр и домашний адрес.
9)выполнять работу в рукописной форме синей пастой.
Контрольные работы, представленные без соблюдения указанных выше требований, а также работы, выполненные не по своему варианту, не будут приниматься к рассмотрению. На повторную проверку работу обязательно представлять с первым и исправленным вариантом работы.
Таблица вариантов
Номер |
|
|
Контрольная |
|
|
||
вариан |
|
|
работа №1 |
|
|
||
та |
Т |
е |
м |
а |
№ |
1 |
|
1 |
1 |
11 |
21 |
31 |
|
41 |
51 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
2 |
12 |
22 |
32 |
|
42 |
52 |
3 |
3 |
13 |
23 |
33 |
|
43 |
53 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
4 |
14 |
24 |
34 |
|
44 |
54 |
5 |
5 |
15 |
25 |
35 |
|
45 |
55 |
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
6 |
16 |
26 |
36 |
|
46 |
56 |
7 |
7 |
17 |
27 |
37 |
|
47 |
57 |
8 |
8 |
18 |
28 |
38 |
|
48 |
58 |
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
9 |
19 |
29 |
39 |
|
49 |
59 |
10 |
10 |
20 |
30 |
40 |
|
50 |
60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
1 |
12 |
23 |
34 |
|
45 |
56 |
12 |
2 |
13 |
24 |
35 |
|
46 |
57 |
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
3 |
14 |
25 |
36 |
|
47 |
58 |
14 |
4 |
15 |
26 |
37 |
|
48 |
59 |
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
5 |
16 |
27 |
38 |
|
49 |
60 |
16 |
6 |
17 |
28 |
39 |
|
50 |
51 |
|
|
|
|
|
|
|
|
17 |
7 |
18 |
29 |
40 |
|
41 |
52 |
18 |
8 |
19 |
30 |
31 |
|
42 |
53 |
|
|
|
|
|
|
|
|
19 |
9 |
20 |
21 |
32 |
|
43 |
54 |
20 |
10 |
11 |
22 |
33 |
|
44 |
55 |
21 |
1 |
13 |
25 |
37 |
|
49 |
51 |
|
|
|
|
|
|
|
|
22 |
2 |
14 |
26 |
38 |
|
50 |
52 |
23 |
3 |
15 |
27 |
39 |
|
41 |
53 |
|
|
|
|
|
|
|
|
24 |
4 |
16 |
28 |
40 |
|
42 |
54 |
25 |
5 |
17 |
29 |
31 |
|
43 |
55 |
|
|
|
|
|
|
|
|
26 |
6 |
18 |
30 |
32 |
|
44 |
56 |
27 |
7 |
19 |
21 |
33 |
|
45 |
57 |
|
|
|
|
|
|
|
|
28 |
8 |
20 |
22 |
34 |
|
46 |
58 |
29 |
9 |
11 |
23 |
35 |
|
47 |
59 |
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
10 |
12 |
24 |
36 |
|
48 |
60 |
31 |
1 |
14 |
27 |
40 |
|
43 |
56 |
|
|
|
|
|
|
|
|
32 |
2 |
15 |
28 |
31 |
|
44 |
57 |
33 |
3 |
16 |
29 |
32 |
|
45 |
58 |
|
|
|
|
|
|
|
|
34 |
4 |
17 |
30 |
33 |
|
46 |
59 |
35 |
5 |
18 |
21 |
34 |
|
47 |
60 |
36 |
6 |
19 |
22 |
35 |
|
48 |
51 |
|
|
|
|
|
|
|
|
37 |
7 |
20 |
23 |
36 |
|
49 |
52 |
38 |
8 |
11 |
24 |
37 |
50 |
53 |
39 |
9 |
12 |
25 |
38 |
41 |
54 |
|
|
|
|
|
|
|
40 |
10 |
13 |
26 |
39 |
42 |
55 |
41 |
1 |
15 |
29 |
33 |
47 |
51 |
42 |
2 |
16 |
30 |
34 |
48 |
52 |
|
|
|
|
|
|
|
43 |
3 |
17 |
21 |
35 |
49 |
53 |
44 |
4 |
18 |
22 |
36 |
50 |
54 |
|
|
|
|
|
|
|
45 |
5 |
19 |
23 |
37 |
41 |
55 |
46 |
6 |
20 |
24 |
38 |
42 |
56 |
|
|
|
|
|
|
|
47 |
7 |
11 |
25 |
39 |
43 |
57 |
48 |
8 |
12 |
26 |
40 |
44 |
58 |
|
|
|
|
|
|
|
49 |
9 |
13 |
27 |
31 |
45 |
59 |
50 |
10 |
14 |
28 |
32 |
46 |
60 |
|
|
|
|
|
|
|
51 |
1 |
16 |
21 |
36 |
42 |
57 |
52 |
2 |
17 |
22 |
37 |
43 |
58 |
|
|
|
|
|
|
|
53 |
3 |
18 |
23 |
38 |
44 |
59 |
54 |
4 |
19 |
24 |
39 |
45 |
60 |
|
|
|
|
|
|
|
55 |
5 |
20 |
25 |
40 |
46 |
51 |
56 |
6 |
11 |
26 |
31 |
47 |
52 |
57 |
7 |
12 |
27 |
32 |
48 |
53 |
|
|
|
|
|
|
|
58 |
8 |
13 |
28 |
33 |
49 |
54 |
59 |
9 |
14 |
29 |
34 |
50 |
55 |
|
|
|
|
|
|
|
60 |
10 |
15 |
30 |
35 |
41 |
56 |
61 |
1 |
17 |
23 |
39 |
46 |
52 |
|
|
|
|
|
|
|
62 |
2 |
18 |
24 |
40 |
47 |
53 |
63 |
3 |
19 |
25 |
31 |
48 |
54 |
|
|
|
|
|
|
|
64 |
4 |
20 |
26 |
32 |
49 |
55 |
65 |
5 |
11 |
27 |
33 |
50 |
56 |
|
|
|
|
|
|
|
66 |
6 |
12 |
28 |
34 |
41 |
57 |
67 |
7 |
13 |
29 |
35 |
42 |
58 |
|
|
|
|
|
|
|
68 |
8 |
14 |
30 |
36 |
43 |
59 |
69 |
9 |
15 |
21 |
37 |
44 |
60 |
70 |
10 |
16 |
22 |
38 |
45 |
51 |
|
|
|
|
|
|
|
71 |
1 |
18 |
25 |
32 |
50 |
57 |
72 |
2 |
19 |
26 |
33 |
41 |
58 |
|
|
|
|
|
|
|
73 |
3 |
20 |
27 |
34 |
42 |
59 |
74 |
4 |
11 |
28 |
35 |
43 |
60 |
|
|
|
|
|
|
|
75 |
5 |
12 |
29 |
36 |
44 |
51 |
76 |
6 |
13 |
30 |
37 |
45 |
52 |
|
|
|
|
|
|
|
77 |
7 |
14 |
21 |
38 |
46 |
53 |
78 |
8 |
15 |
22 |
39 |
47 |
54 |
|
|
|
|
|
|
|
79 |
9 |
16 |
23 |
40 |
48 |
55 |
80 |
10 |
17 |
24 |
31 |
49 |
56 |
|
|
|
|
|
|
|
81 |
1 |
19 |
27 |
35 |
44 |
52 |
82 |
2 |
20 |
28 |
36 |
45 |
53 |
|
|
|
|
|
|
|
83 |
3 |
11 |
29 |
37 |
46 |
54 |
84 |
4 |
12 |
30 |
38 |
47 |
56 |
85 |
5 |
13 |
21 |
39 |
48 |
56 |
|
|
|
|
|
|
|
86 |
6 |
14 |
22 |
40 |
49 |
57 |
87 |
7 |
15 |
23 |
31 |
50 |
58 |
|
|
|
|
|
|
|
88 |
8 |
16 |
24 |
32 |
41 |
59 |
89 |
9 |
17 |
25 |
33 |
42 |
60 |
|
|
|
|
|
|
|
90 |
10 |
18 |
26 |
34 |
43 |
51 |
91 |
1 |
20 |
29 |
38 |
48 |
57 |
|
|
|
|
|
|
|
92 |
2 |
11 |
30 |
39 |
49 |
58 |
93 |
3 |
12 |
21 |
40 |
50 |
59 |
|
|
|
|
|
|
|
94 |
4 |
13 |
22 |
31 |
41 |
60 |
95 |
5 |
14 |
23 |
32 |
42 |
51 |
|
|
|
|
|
|
|
96 |
6 |
15 |
24 |
33 |
43 |
52 |
97 |
7 |
16 |
25 |
34 |
44 |
53 |
|
|
|
|
|
|
|
98 |
8 |
17 |
26 |
35 |
45 |
54 |
99 |
9 |
18 |
27 |
36 |
46 |
55 |
100 |
10 |
19 |
28 |
37 |
47 |
56 |
|
|
|
|
|
|
|
ТЕМА №1. МЕХАНИКА
Механика – часть физики, которая изучает закономерности механического движения и причины, вызывающие или изменяющие это движение. Механическое движение – это изменение с течением времени взаимного расположения тел или их частей.
Механика делится на три раздела:
1)кинематика;
2)динамика;
3)статика.
Кинематика изучает движение тел, не рассматривая причины, которые это движение обуславливают.
Динамика изучает законы движения тел и причины, которые вызывают или изменяют это движение.
Статика изучает законы равновесия системы тел. Если известны законы движения тел, то из них можно установить и законы равновесия. Поэтому законы статики отдельно от законов динамики физика не рассматривает.
Законы и формулы к выполнению задач по теме №1
Кинематика
Поступательное движение
1.Уравнение движения материальной точки (или центра масс абсолютно твердого тела), движущейся равномерно вдоль оси x:
x x0 0t , |
(1.1) |
движущейся равноускоренно вдоль оси x:
x x |
|
|
t |
at 2 |
. |
(1.2) |
0 |
|
|||||
|
0 |
2 |
|
|
||
|
|
|
|
|
Для прямолинейного движения разность между конечной (x) и начальной (x0) координатами тела равна пройденному пути S.
2. Закон изменения скорости при равноускоренном движении:
0 a t . |
(1.3) |
Здесь 0 и – скорость тела в начальный момент времени и в момент
времени t соответственно, a – линейное ускорение. 3. Средняя путевая скорость:
|
|
|
|
S |
, |
|
(1.4) |
|||
|
|
t |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где S – величина пути, пройденного телом за интервал времени |
t. |
|||||||||
4. |
Тангенциальное ускорение: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
d |
. |
|
|
(1.5) |
||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
dt |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
5. |
Нормальное ускорение: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
2 |
, |
|
|
(1.6) |
||
|
n |
|
R |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где R – радиус кривизны траектории. |
|
|
|
|
|
|
||||
6. |
Полное ускорение: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
a |
|
a2 |
a |
2 . |
(1.7) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
Вращательное движение
7.Уравнение движения материальной точки (или центра масс абсолютно твердого тела), движущейся равноускоренно по окружности радиуса R:
|
t |
t 2 |
(1.8) |
|
|
. |
|||
0 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
8. Закон изменения скорости при равноускоренном движении: |
||||
0 |
t . |
(1.9) |
||
Здесь Δφ – угол поворота тела за время t, |
ω0 |
и ω – угловые скорости тела в |
начальный момент времени и в момент времени t соответственно, ε – угловое
ускорение. |
|
|
|
|
9. Угловая скорость ω связана: |
|
|
|
|
с линейной скоростью : |
|
, |
(1.10) |
|
|
|
R |
|
|
с линейной частотой ν: |
2 , |
(1.11) |
||
с периодом колебаний Т: |
|
2 |
. |
(1.12) |
|
||||
|
|
Т |
|
10.Угловое ускорение ε связано с тангенциальной составляющей линейного ускорения aτ соотношением
|
a |
. |
(1.13) |
|
|||
|
R |
|
11.Угловая скорость ω связана с нормальной составляющей линейного
ускорения an соотношением
|
|
an |
|
. |
(1.14) |
|
|||||
|
|
R |
|
Динамика
Поступательное движение
12.Второй закон Ньютона:
F = ma . |
(1.15) |
F Fi – геометрическая сумма сил, действующих на тело, m – масса тела.
i
13.Третий закон Ньютона: |
|
F1,2 F 2,1 , |
(1.16) |
где F1,2 – сила, действующая на первое тело со стороны второго, а F 2,1 – сила, действующая на второе тело со стороны первого.
14.Силы в механике:
сила упругости F kx, где x – величина упругой деформации тела, k – коэффициент упругости;
сила тяжести FТ mg , где g – ускорение свободного падения;
сила трения (скольжения) F N , где μ – коэффициент трения, N – сила нормального давления (сила реакции опоры).
15.Импульс материальной точки (твердого тела) массой m:
p m .
16.Закон сохранения импульса изолированной системы тел:
n
pi const .
i 1
17.Кинетическая энергия тела:
EК m 2 .
2
18.Потенциальная энергия:
упругодеформированной пружины EП kx22 ,
где k – жесткость пружины, x – величина деформации;
(1.17)
(1.18)
(1.19)
(1.20)
тела, находящегося в однородном поле силы тяжести EП mgh , (1.21)