- •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.
- •10.Доказать формулы для вычисления моментов инерции прямолинейного тонкого стержня и прямоугольной пластины.
- •9.Дать определение моментов инерции. Доказать связь между полярным и осевыми моментами инерции. Что такое радиус инерции. Какая ось называется главной центральной осью тела.
- •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.
27.Доказать чему равна работа внутренних сил, приложенных к твердому телу.
М
1
и М2
- точки ТТ. Их силы взаимод., по III
з-ну Ньютона, равны между собой и
направлены по прямой М1М2
в противопол. стороны:
.
Сум. элем. работ
этих сил:
.
- единичный вектор, направл по направлению
1-ой силы. Тогда:
.Используя
эти соотношения, запишем:
.
Проекции скоростей двух точек ТТ на
направл. прямой, соед. эти точки, равны.
Следовательно, скобка:
.
Поэтому сумма элемент., а следовательно,
полных работ внутренних сил твердого
тела равна нулю.
28.Дать определение кинетической энергии точки и механической системы. Сформулировать и доказать теорему Кенига.
- Мера движения материальной точки, равная половине произведения массы точки на квадрат её скорости, называется её кинетической энергией.
- Мера движения системы материальных точек, равная сумме кинетических энергия всех точек входящих в систему, называется ее кинетической энергией.
А
бсолютное
движение системы: переносное вместе с
центром масс и относительное по отношению
к центру масс.
Положение k-ой точки
по отн. к О:
(1). Дифференцирую (1) по t:
,
где:
- абсолютная скорость k-ой точки системы,
- абсолютная скорость ц. м.,
- относит. скорость k-ой точки относительно
Сxyz. Поставим абсолютную скорость точки
в уравнение:
.
Получим:
.
Стат. момент массы мех. системы относит.
ц. м. равен нулю:
.
не зависит от
индекса суммир.,
- масса системы, в итоге:
.
Кинетическая энергия механической системы в её абсолютном движении равна сумме кинетической энергии центра масс, если в нём сосредоточить массу всей системы, и кинетической энергии системы в её движении относительно центра масс.
29.Доказать формулы для вычисления кинетической энергии твердого тела в различных случаях его движения.
Поступат.:
скорости всех его точек одинаковы и
равны скорости центра масс ТТ:
.
Вращат.:
скорость произвольной точки ТТ равна:
,
где
- расстояние от точки до оси Оz.
,
где
- момент инерции
тела относит. оси вращения Оz.
Плоск.:
рассм. такое движение, как совокуп.
поступат. движения тела вместе с центром
масс С и вращат. вокруг подвижной оси
Сz, движущейся поступат. вместе с центром
масс. Относит. скорость точки тела равна:
.
Подставив эту скорость в формулу Кенига:
,
получим:
.
30.Сформулировать и доказать теорему о кинетической энергии материальной точки в различных формах.
Материальная точка
массой m, движется под действием
равнодействующей сил, которая равна
.
ДУ движения точки в векторной форме:
или
.
Т.к. масса постоянна:
(1). Умножим (1) скалярно на
:
(2). В левой части (2) внесем
под знак производной:
(3): производная по времени от кинетической
энергии точки равна мощности всех
действующих на точку сил.
Умножая (3) на dt и
заменяя
:
(4): дифференциал от кинетической энергии
точки равен элементарной работе всех
действующих на точку сил.
Интегрируя обе
части (4) от положения М0
до М, имеем:
:
изменение кинетической энергии точки
при ее перемещении из одного положения
в другое равно полной работе всех
действующий на точку сил на этом же
перемещении.
