- •1.Сформулируйте математическую постановку и изложите решение двух основных задач динамики точки.
- •2.Вывести закон движения материальной точки, брошенной под углом к горизонту.
- •3.Доказать необходимое и достаточное условия прямолинейного движения материальной точки и записать дифференциальное уравнение её прямолинейного движения.
- •4.Изложить последовательность интегрирования дифференциального уравнения прямолинейного движения точки в случае, когда сила зависит только от времени.
- •5.Изложить последовательность интегрирования дифференциального уравнения прямолинейного движения точки в случае, когда сила зависит только от скорости.
- •6.Изложить последовательность интегрирования дифференциального уравнения прямолинейного движения точки в случае, когда сила зависит только от координаты точки.
- •7.Рассмотреть решение задачи о падении тела в сопротивляющейся среде. Как определить критическую скорость падения.
- •8.Дайте определение механической системы. Центр масс системы. Классификация сил действующих на систему. Запишите дифференциальные уравнения движения системы.
- •9.Дать определение моментов инерции. Доказать связь между полярным и осевыми моментами инерции. Что такое радиус инерции. Какая ось называется главной центральной осью тела.
- •10.Доказать формулы для вычисления моментов инерции прямолинейного тонкого стержня и прямоугольной пластины.
- •11.Доказать формулы вычисления моментов инерции круга и однородного круглого цилиндра.
- •12.Доказать теорему о зависимости между моментами инерции относительно параллельных осей (теорему Гюйгенса–Штейнера).
- •13.Дать определение количества движения точки и механической системы. Доказать формулу для вычисления количества движения механической системы. Что такое элементарный и полный импульс силы.
- •14.Сформулировать и доказать теорему о количестве движения точки в различных формах.
- •15.Сформулировать и доказать теорему о количестве движения механической системы в различных формах.
- •16.Доказать и сформулировать законы сохранения количества движения механической системы.
- •17.Сформулировать и доказать теорему о движении центра масс механической системы.
- •18.Доказать и сформулировать законы сохранения движения центра масс.
- •19.Дать определение момента количества движения точки и главного момента количеств движения механической системы.
- •20.Сформулировать и доказать теорему о моменте количества движения материальной точки. Рассмотреть движение точки под действием центральной силы.
- •21.Сформулировать и доказать теорему о главном моменте количеств движения механической системы. Сформулировать теорему Резаля.
- •22.Сформулировать и доказать законы сохранения главных моментов количеств движения механической системы.
- •23.Вывести формулу главного момента количеств движения твердого тела относительно оси вращения.
- •24.Вывести дифференциальное уравнение вращательного движения твердого тела вокруг неподвижной оси.
- •25.Обосновать формулы элементарной и полной работы переменной силы в случае криволинейной траектории движения точки. Дать определение и записать формулу мощности силы.
- •26.Вывести формулы работы силы, приложенной к твердому телу при различных случаях его движения.
- •27.Доказать чему равна работа внутренних сил, приложенных к твердому телу.
- •28.Дать определение кинетической энергии точки и механической системы. Сформулировать и доказать теорему Кенига.
- •29.Доказать формулы для вычисления кинетической энергии твердого тела в различных случаях его движения.
- •30.Сформулировать и доказать теорему о кинетической энергии материальной точки в различных формах.
- •31.Сформулировать и доказать теорему о кинетической энергии механической системы различных формах.
- •32.Дать определение потенциального силового поля. Доказать свойства стационарного потенциального силового поля.
- •33.Дать определение поверхности уровня потенциального силового поля и доказать их свойства.
- •34.Как вычисляются силовые функции однородного поля силы тяжести и линейной силы упругости.
- •35.Дать определение силовой функции и потенциальной энергии системы. Доказать закон сохранения полной механической энергии.
- •36.Дать определение силы инерции точки. Сформулировать и обосновать принцип Даламбера для материальной точки.
- •37.Сформулировать принцип Даламбера для механической системы и обосновать метод кинетостатики.
- •38.Вывести формулы главного вектора и главного момента сил инерции.
- •39.Рассмотреть частные случаи приведения сил инерции твердого тела в различных случаях его движения и записать соответствующие формулы.
- •40.Сформулировать определения действительного и возможного перемещения материальной точки и механической системы. Записать формулы для их вычисления.
- •41.Дайте определение и запишите формулы возможной работы силы. Сформулируйте определение идеальной связи.
- •42.Как в аналитической динамике вводится понятие обобщенные силы. Изложите способы вычисления обобщенных сил.
- •43.Сформулируйте принцип возможных перемещений и докажите его необходимость.
- •44.Сформулируйте принцип возможных перемещений и докажите его достаточность.
- •45.Докажите условия равновесия механической системы в обобщенных координатах.
- •46.Изложите вывод принципа Даламбера–Лагранжа (общего уравнения динамики), сформулируйте его и запишите соответствующие формулы в векторной и аналитической формах.
- •47.Запишите уравнения Лагранжа II рода. Изложите последовательность действий при решении задач аналитической динамики с помощью уравнений Лагранжа II рода.
- •48.Изложите вывод уравнений Лагранжа II рода в случае потенциального поля сил. Что такое функция Лагранжа.
- •49.Основы теории малых колебаний около положения устойчивого равновесия. Сформулировать теорему Лагранжа–Дирихле.
- •50.Доказать приближенную формулу кинетической энергия системы с одной степенью свободы при малых отклонениях от положения устойчивого равновесия.
- •51.Доказать приближенную формулу потенциальной энергия системы с одной степенью свободы при малых отклонениях от положения устойчивого равновесия.
- •52.Вывести дифференциальное уравнение свободных колебаний механической системы с одной степенью свободы. Изложить его решение. Дать определение изохронизма свободных колебаний.
- •53.Линейное сопротивление и диссипативная функция. Доказать приближенную формулу диссипативной функции системы с одной степенью свободы при малых отклонениях от положения устойчивого равновесия.
- •54.Сформулировать и доказать физический смысл диссипативной функции.
- •55.Вывести дифференциальное уравнение свободных движений механической системы с одной степенью свободы с учетом сил сопротивления. Изложить его решение в случае малого сопротивления.
- •56.Вывести дифференциальное уравнение свободных движений механической системы с одной степенью свободы с учетом сил сопротивления. Изложить его решение в случаях критического и большего сопротивления.
- •57.Вывести дифференциальное уравнение вынужденных колебаний механической системы с одной степенью свободы без учета сопротивления. Изложить его решение в случае отсутствия резонанса.
- •59.Дать определение явления удара. Изложить основные понятия и допущения элементарной теории удара.
- •60.Рассмотреть случай прямого удара тела о неподвижную поверхность. Коэффициент восстановления и его опытное определение.
18.Доказать и сформулировать законы сохранения движения центра масс.
Запишем для
механической системы теорему о движении
центра масс в векторной и аналитической
форме:
(1);
,
,
(2).
-
.
Из (1) следует, что ускорение ц. м.
,
следовательно, скорость ц. м.
постоянна по величине и по направлению.
Если главный вектор всех внешних сил, действующих на механическую систему равен нулю, то центр масс системы движется прямолинейно и равномерно.
-
,
.
Из (2) следует, что проекция ускорения
ц. м. на Ох равна нулю, следовательно
проекция скорости
ц. м. постоянна.
Если проекция главного вектора всех внешних сил, приложенных к точкам механической системы на какую-либо ось равна нулю, то проекция скорости центра масс на эту же ось есть величина постоянная.
19.Дать определение момента количества движения точки и главного момента количеств движения механической системы.
М
оментом
количества движения материальной точки
относительно некоторого центра О
называется векторное произведение
радиус-вектора точки проведённого из
этого центра, на количество движения
точки.
Главным моментом количеств движения механической системы относительно некоторого центра О называется геометрическая сумма моментов количеств движения точек системы относительно того же центра.
20.Сформулировать и доказать теорему о моменте количества движения материальной точки. Рассмотреть движение точки под действием центральной силы.
Материальная точка
массой m, движется под действием силы
относительно неподвижной системы
координат. Скорость точки
,
её кол-во движения
.
ДУ ее движения:
или
(1).
В (1) масса m постоянна:
(2). Умнож. обе части (2) векторно слева на
:
(3). Преобразуем левую часть (3) с помощью
тождества:
.
Итак:
:
производная по времени от момента
количества движения материальной точки
относительно некоторого неподвижного
центра равна моменту равнодействующей
всех действующих на точку сил относительно
того же центра.
21.Сформулировать и доказать теорему о главном моменте количеств движения механической системы. Сформулировать теорему Резаля.
- Механическая система N материальных точек. К k-ой точке системы (k = 1, 2, ..., N) приложены равнодействующие внешних и внутренних сил.
ДУ движения:
или
(1). Учтём, что масса постоянна и помножим
(1) векторно слева на
:
(2). Преобразуем (2), используя тождество:
и просуммируем по k:
.
Геометрическая сумма моментов внутренних
сил относительно любого центра равна
нулю, а сумма производных, равна
производной от суммы:
или
:
производная по времени от главного
момента количества движения механической
системы относительно неподвижного
центра О равна главного моменту всех
действующих на систему внешних сил,
относительно того же центра.
- При движении механической системы скорость конца вектора главного момента количества движения системы относительно некоторого неподвижного центра О равна главному моменту всех действующих на систему вешних сил относительно того же центра.
