Раздел 1: Физические основы механики

Введение

Предмет и основные задачи изучения дисциплины «Физика». Место физики в системе наук о природе. Методы физического исследования: наблюдение, опыт, гипотеза, эксперимент, теория. Физические модели. Важнейшие этапы развития физики. Роль физики в развитии техники и влияние технических потребностей общества на развитие физики. Физика как базовая наука для инженерных специальностей. Использование знаний о физических процессах при исследовании, проектировании, эксплуатации и сервисе различных технологических машин, механизмов, приборов и их деталей. Структура, содержание разделов дисциплины и методологические основы ее изучения.

Тема 1. Кинематика материальной точки

Механическое движение. Система отсчета. Материальная точка. Траектория. Линейные: перемещение, скорость и ускорение. Тангенциальная и нормальная составляющие ускорения. Движение материальной точки по окружности. Угловые характеристики движения. Связь между линейными и угловыми характеристиками движения. Тормозной путь.

Практическое занятие 1:

Расчет кинематических характеристик поступательного движения материальной точки.

Практическое занятие 2:

Расчет кинематических характеристик движения материальной точки по окружности.

Вводное лабораторное занятие:

Введение в физический практикум. Измерение физических величин. Определение погрешностей измерений. Требования к оформлению отчета по лабораторной работе и защита лабораторной работы.

Тема 2. Динамика материальной точки

Уравнения движения. Основная задача динамики. Первый закон Ньютона и понятие инерциальной системы отсчета. Сила масса. Второй закон Ньютона как закон движения. Импульс. Третий закон Ньютона. Понятие состояния в классической механике. Силы в механике. Закон Гука. Силы, возникающие при движении технологических машин, механизмов, приборов и их деталей. Границы применимости классического способа описания движения с точки зрения релятивистской и квантовой физики.

Практическое занятие:

Расчет динамических характеристик поступательного движения при помощи законов Ньютона.

Лабораторное занятие:

Экспериментальное определение модуля Юнга стали.

Тема 3. Кинематика и динамика твердого тела

Понятие абсолютно твердого тела. Центр инерции твердого тела. Поступательное движение центра инерции тела и вращательное движение тела вокруг центра инерции. Число степеней свободы. Момент силы. Момент инерции тела. Основной закон динамики вращательного движения. Момент импульса. Вращательное движение деталей машин, механизмов и приборов.

Практическое занятие:

Расчет динамических характеристик вращательного движения твердых тел при помощи основного закона динамики вращательного движения.

Лабораторное занятие 1:

Экспериментальное определение момента инерции физического маятника методом наблюдения колебаний.

Лабораторное занятие 2:

Экспериментальное определение моментов инерции тела относительно различных осей с помощью крутильного баллистического маятника.

Тема 4. Законы сохранения в механике

Изолированная система материальных тел. Закон сохранения импульса. Закон сохранения момента импульса. Работа силы. Мощность. Консервативные и неконсервативные силы. Потенциальная энергия. Кинетическая энергия при поступательном и вращательном движении тел. Полная механическая энергия. Закон сохранения механической энергии. Применение законов сохранения при проектировании машин и механизмов.

Практическое занятие:

Расчет динамических и энергетических характеристик движения твердых тел при помощи законов сохранения.

Лабораторное занятие:

Защита лабораторных работ первого этапа первого цикла.