- •Механика
- •Учебно-методическое пособие
- •Длястудентовзаочнойформыобученияи дистанционногообразования
- •Оглавление
- •Математическое введение Чернобородова с.В.
- •Глава 1 кинематика материальной точки Зольников п.П.
- •Глава 2динамика материальной точки Зольников п.П.
- •Глава 3 работа и энергия законы сохранения Першин в.К.
- •Глава 4 момент импульса Фишбейн л.А.
- •Глава 5 элементы механики твердого тела Фишбейн л.А.
- •Глава 6 механические колебания и волны
- •Введение
- •Векторнаяалгебра
- •Сложениевекторов
- •Умножение вектора начисло
- •Вычитаниевекторов
- •Координатывектора
- •Длинавектора
- •Углымеждуосямикоординативектором
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Задача 1.2
- •Задача 1.3
- •Задача 1.4
- •Задача 1.5
- •Задача 1.6
- •Скалярное произведение двухвекторов
- •Физический смысл скалярногопроизведения
- •Задача 1.13 � �
- •Векторное произведение двухвекторов
- •Выражение векторногопроизведения через координатысомножителей
- •Физический смысл векторногопроизведения
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Дифференциальное исчислениефункции действительнойпеременной
- •Дифференцируемость функции.Дифференциал. Производнаяфункции
- •Геометрический смыслпроизводной
- •Геометрический смыслдифференциала
- •Физический смыслпроизводной
- •Производные сложныхфункций
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Задача 2.2
- •Задача 2.3
- •Интегральноеисчисление
- •Первообразнаяфункция
- •Неопределенныйинтеграл
- •Определенныйинтеграл
- •Геометрический смысл определенногоинтеграла
- •Физический смыслинтеграла
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Задача 3.2
- •4. Дифференциальные уравнения
- •Дифференциальное уравнение, его порядок.Общееичастноерешениедифференциальногоуравнения
- •Дифференциальные уравнения с разделяющимисяпеременными
- •Как нашли решение уравнениямеханических незатухающихколебаний
- •Линейные однородные дифференциальные уравнения второго порядка с постояннымикоэффициентами
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Задача 4.2
- •Задача 4.3
- •Задача 4.4
- •Линейные неоднородные дифференциальные уравнения второго порядка с постояннымикоэффициентами
- •Задача 4.5
- •Вопросы для самопроверки
- •Тесты математические для электронного экзамена Сложение и вычитание векторов
- •Векторное произведение
- •Дифференциальное исчисление
- •Интегральное исчисление
- •Задачи для контрольных работ Сложение и вычитание векторов, длина вектора
- •Скалярное и векторное произведение векторов
- •Дифференциальное исчисление
- •Интегральное исчисление
- •Глава 1кинематика материальной точки
- •Системаотсчета
- •Траектория, путь,перемещение
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Скорость
- •Ускорение
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Задача 1.2.
- •Задача 1.3.
- •Кинематика равномерного прямолинейного движения
- •Кинематикаравнопеременного прямолинейногодвижения
- •Кинематика равнопеременногодвижения
- •Кинематика равномерного вращательногодвижения
- •Примеры решения задач
- •Задача 1.5.
- •Задача 1.6.
- •Задача 1.7.
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Основные положения
- •Мгновеннаяскорость � �
- •Касательное (тангенциальное)ускорение
- •Нормальноеускорение � � �
- •Тесты � � � для электронного экзамена
- •Задачи для контрольных работ
- •Глава 2 динамика материальной точки
- •Первый закон ньютона.Инерциальные системыотсчета
- •Сила, масса, импульстела
- •Второй законньютона
- •Уравнение движения материальнойточки
- •Третий законньютона
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Принцип относительностигалилея. Неинерциальные системыотсчета
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Силы вмеханике
- •Силы гравитационноговзаимодействия
- •Силытрения
- •Сила сопротивлениясреды
- •Силаупругости
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Задача 2.2.
- •Задача 2.3.
- •Задача2.4
- •Задача 2.6
- •Задача 2.7
- •Задача 2.8
- •Задача 2.9
- •Задача 2.10
- •Задача 2.11
- •Задача 2.12
- •Основные положения
- •Обозначения, используемые в главе 2
- •Тесты для электронного экзамена
- •Задачи для контрольных работ
- •Глава 3 работа и энергия.Законы сохранения
- •3.1. Основные понятия и определения
- •Работасилы.Мощность
- •Работа постоянной силы
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Α α Задача 3.2
- •Задача 3.3
- •Работа переменной силы
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Задача 3.5
- •Задача 3.6
- •Кинетическаяэнергия
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Задача 3.8
- •Потенциальнаяэнергия
- •Потенциальная энергия гравитационного взаимодействия двух тел
- •Потенциальная энергия идеальной деформированной пружиныи закрепленного на нейтела
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Законы сохранения и измененияэнергии Замкнутая система
- •Незамкнутая система
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Задача 3.11
- •Задача 3.12
- •Задача 3.13
- •Задача 3.14
- •Закон сохранения и измененияимпульса Замкнутая система
- •Незамкнутая система
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Столкновениятел
- •Абсолютно неупругий удар
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Задача 3.17
- •Абсолютно упругий удар
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Задача 3.19
- •Задача 3.20
- •Задача 3.21
- •Задача 3.22
- •Законизменениямеханическойэнергиисистемы–изменение
- •Потенциальнаяэнергиятела,поднятогонадЗемлей–
- •И�мпульссилы–
- •Обозначения, используемые в главе 3
- •Тесты для электронного экзамена Работа постоянной силы
- •Работа переменной силы
- •Мощность силы
- •Кинетическая энергия
- •Теорема об изменении кинетической энергии
- •Потенциальная энергия
- •Законы сохранения и изменения энергии
- •Импульс
- •Теорема об изменении кинетической энергии (импульс)
- •Закон изменения и сохранения импульса
- •Абсолютно неупругий удар
- •Абсолютно упругий удар
- •Задачи для контрольных работ Работа постоянной силы
- •Работа переменной силы
- •Мощность
- •Кинетическая энергия
- •Теорема об изменении кинетической энергии
- •Потенциальная энергия
- •Законы сохранения и изменения энергии
- •Импульс
- •Закон изменения и сохранения импульса
- •Абсолютно неупругий удар
- •Абсолютно упругий удар
- •Глава 4момент импульса.
- •P 4.1. Момент импульса частицы. Момент силы
- •Уравнениемоментов.
- •Уравнение моментов относительно оси. Закон сохранения момента импульсачастицы
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Задача 4.1
- •Примеры решениязадач
- •Движение Луны вокруг Земли
- •Движение электрона вокруг протона
- •Задача 4.2
- •Задача 4.3
- •Задача 4.4
- •Момент импульса системычастиц. Закон сохранения момента импульса системы частиц относительно неподвижной (ых) точки и оси
- •12 21 FвнутFвнут,
- •12 21 12 12 � � � � FвнутFвнутFвнутFвнут0
- •12 21 MвнутMвнут0.
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Центр масс системычастиц
- •Прыжок кошки
- •Движение человека
- •Движение человека на лыжах, автомобиля по дороге, поезда по рельсам
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Абсолютно твердое тело.Равнодействующая сил, приложенных к твердомутелу.
- •1 Mравн f
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Задача 4.6
- •Примеры решениязадач
- •Способы определениякоординатцентра тяжести твердоготела
- •Симметрия
- •Разбиение
- •Задача 4.7
- •Дополнение
- •Задача4.8
- •Уравнение моментов
- •Момент импульса системы частиц
- •Центр масс системы частиц
- •Абсолютно твердое тело. Центр тяжести
- •Задачи для контрольных работ
- •Момент импульса частицы. Момент силы. Уравнение моментов
- •Центр масс системы частиц
- •Центр тяжести
- •Глава 5 элементы механики твердого тела
- •Динамика твердоготела
- •Условияравновесиятвердоготела
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Задача 5.2
- •Задача 5.3
- •Поступательное движение твердоготела
- •Вращение твердого тела вокруг неподвижнойоси. Момент инерции твердоготела. Теорема штейнера Дискретная система частиц
- •Непрерывная система частиц
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Задача 5.5
- •Задача 5.6
- •Задача 5.7
- •Задача 5.8
- •Задача 5.9
- •Закон сохранения момента импульсасистемы твердых тел при их вращательномдвижении
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Кинетическая энергия твердого тела, вращающегося вокруг неподвижнойоси.
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •5.7. Плоское движение твердого тела
- •Кинетическая энергия при плоскомдвижении
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Способ1
- •Способ2
- •Тесты для электронного экзамена Условия равновесия твердого тела
- •Момент инерции твердого тела. Теорема Штейнера
- •Закон сохранения момента импульса системы твердых тел
- •Кинетическая энергия твердого тела, вращающегося вокруг неподвижной оси. Работа внешних сил при повороте твердого тела
- •Задачи для контрольных работ
- •Глава 6механические колебания и волны
- •Понятие колебательногодвижения
- •Кинематика механических гармоническихколебаний
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Задача 6.2
- •Задача 6.3
- •Динамика механических гармоническихколебаний
- •Пружинныймаятник
- •Физическиймаятник
- •Математическиймаятник
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Задача 6.5
- •Задача 6.6
- •Задача6.7
- •Задача 6.8
- •Сложение однонаправленныхколебаний одинаковойчастоты
- •Сложениедвухгармоническихколебанийодинаковойчастоты,происходящих вдоль однойпрямой
- •Сложение гармонических колебаний со слегка отличающимисячастотами, происходящими вдоль одной прямой
- •Сложение взаимно перпендикулярных гармоническихколебаний
- •Сложение двух взаимно перпендикулярных гармонических колебанийодинаковой частоты при разности фаз, равной нулю
- •Сложение двух взаимно перпендикулярных гармонических колебанийодинаковой частоты при разности фаз, равной
- •Сложение двух взаимно перпендикулярных гармонических колебанийодинаковой частоты при разности фаз, равной
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Затухающие механическиеколебания
- •Основные параметры, характеризующие затухающие колебания
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Задача 6.12
- •Задача 6.13
- •Вынужденные механическиеколебания
- •Пояснение
- •Пояснение к искусственному преобразованию
- •Вопросы и задания для самоподготовки
- •Примеры решения задач
- •Задача 6.15
- •Механическиеволны
- •Общиесведенияомеханическихволнах
- •Видыволн
- •Уравнение плоской гармоническойволны
- •Интерференцияволн
- •Стоячиеволны
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Задача 6.17
- •Задача 6.18
- •Задача 6.19
- •Задача 6.20
- •Задача 6.21
- •Задача 6.22
- •Основные положения Кинематика механических гармонических колебаний
- •Динамика механических гармонических колебаний
- •Кинетическаяипотенциальнаяэнергиипружинногомаятника–
- •Сложение гармонических колебаний
- •Затухающие механические колебания
- •Условныйпериод затухающих механических колебаний–
- •Вынужденные механические колебания
- •Механические волны
- •Разностьфазмеждудвумяточками–
- •Уравнениеплоской гармонической волны–
- •Координаты пучностей и узлов стоячей волны–
- •Обозначения, использованные в главе 6
- •Тесты для электронного экзамена Собственные незатухающие колебания
- •Пружинный маятник
- •Математический маятник
- •Физический маятник
- •Затухающие колебания
- •Вынужденные колебания
- •Механические волны
- •Задачи для контрольных работ Сложение колебаний
- •Собственные незатухающие колебания
- •Затухающие колебания
- •Вынужденные колебания. Резонанс
- •Механические волны
- •Указания к выполнению контрольной работы
- •Продолжение табл. № 1
- •Продолжение табл. № 2
- •Физика Механика
- •620034, Екатеринбург, ул. Колмогорова, 66
Векторное произведение
ТМ1.14Прямой
проводник с током помещен в одно- родное
магнитное поле перпендикулярно линиям
магнит- нойиндукцииВ(см.рисунок).КакнаправленасилаАмпе-
ра, действующая на проводник, если ток
течетвверх?
1)вверх 2)
вправо 3)вниз 4)влево
5) по направлению вектораВ
ТМ1.15Прямой
проводник с током помещен в одно- родное
магнитное поле перпендикулярно линиям
магнит- нойиндукцииВ(см.рисунок).КакнаправленасилаАмпе-
ра, действующая на проводник, если ток
течетвниз?
1)вверх 2)
вправо 3)вниз 4)влево
5) по направлению вектораВ
ТМ1.16Линейный проводник длинойl= 60 см при силе тока в немI= 3 А находится в однородном магнитном поле с индукциейB= 0,1Тл.Если проводник расположен по направлению линий ин- дукции магнитного поля, то на него действует сила Ампера, модуль которойравен
1)0,18Н 2)18,00Н 3) 2 Н 4) 0,30 Н 5) 0Н
ТМ1.17Сила
Ампера, действующая на проводник с
током, расположенный в маг- нитном поле,
как показано на рисунке, име- ет направление
1)1 2)2 3)3 4)4
равнанулю
ТМ1.18Ток по проводнику идет с запада на восток. Сила, с ко- торой магнитное поле Земли (вектор индукции направлен вверх от Земли) действует на проводник, направлена
вертикальновнизкЗемле
вертикально
вверх отЗемли
наюг
насеверназапад
ТМ1.19Укажитенаправление момента импульса секундной стрел-ки относительно точки закрепления стрелки (стрелка движется).
Дифференциальное исчисление
ТМ2.1Еслителодвижетсясоскоростью,определяемойуравнени- емv(t) = 3t2, м/с, то ускорение тела к концу второй секунды равно 1)4м/с2 2)8м/с2 3)10м/с2 4)12м/с2 5) 16м/с2
ТМ2.2Еслизависимостьпройденноготеломпутиотвременииме-етвидS(t)=6–5t+t2+0,3t3,м,топосленачаладвиженияускоре- ниетелабудетсоставлять20м/с2через
1)8с 2)9с 3)10с 4)11с 5) 12с
ТМ2.3ЕслиуравнениедвижениятелаимеетвидS(t)=А–Вt+
+Сt2+Dt3, гдеА= 6 м,В= 3 м/с,С= 2 м/с2,D= 1 м/с3, то в интер- вале времени отt1= 1 с доt2= 4 с средняя скорость тела составляла 1)20м/с 2)22м/с 3)24м/с 4)26м/с 5) 28м/с
ТМ2.4Если зависимость пройденного телом пути от времени за- дается уравнениемS(t) =А—Вt+Сt2+Dt3, гдеА= 6 м,В= 3 м/с,С= 2 м/с2,D= 1 м/с3, то в интервале времени отt1= 1 с доt2= 4 с среднее ускорение тела равно
1)18м/с2 2) 19 м/с23) 20м/с2 4)21м/с2 5) 22м/с2
ТМ2.5Если зависимости координаты от времени при движении двух материальных точек имеют видх1(t)= A1t+В1t2+ С1t3их2(t) =
=А2t+В2t2+С2t3,гдеВ1=4м/с2,С1=3м/с3,В2=2м/с2,С2=1м/с3,
то ускорения этих точек будут равны в момент времени
1)0,1с 2)0,2с 3)0,3с 4)0,4с 5) 0,5с
ТМ2.6Если зависимость пройденного телом путиSот времени имеет видS(t)= А—Вt2+Ct3, гдеА= 2 м,В= 3 м/с2,С= 4 м/с3, то скорость тела через 2 с после начала движения
1)31м/с 2)32м/с 3)33м/с 4)34м/с 5) 36м/с
ТМ2.7ЕслизависимостьпройденноготеломпутиSотвременида-етсяуравнениемS=А–Вt2+Ct3,гдеА=2м,В=3м/с2,С=4м/с3, тоускорениетелачерез2спосленачаладвижения
1)41м/с2 2) 42 м/с23) 43м/с2 4)44м/с2 5) 45м/с2
ТМ2.8Еслирадиус-векторматериаль�нойточкиизменяетсясовре-
� � �
менемпозаконуr(t)=4ti+5j–7t3k,м,томодульвекторауско- ренияточкивмоментвремениt=5cравен
1) 200 м/с22) 205 м/с23) 210 м/с24) 215 м/с25) 220 м/с2
r
�
ТМ2.9Еслир�адиус-�векторматериальнойточкизависитотвреме-никак (t) =t3i+ 3tj, м, то в момент времениt= 1 c модульвек-тора скорости равен
1)6,0м/с 2)6,1м/с 3)6,3м/с 4)6,5м/с 5) 6,7м/с
r
�
ТМ2.10Зависимостьр�адиус-�вектораматериальнойточкиотвре-мени имеет вид (t) =t3i+ 3t2j, м. Определить для момента време-ниt= 1 c модуль вектора ускорения.
1)8,5м/с2 2) 8,4 м/с23)8,3м/с2 4)8,2м/с2 5) 8,1м/с2
ТМ2.11Если радиус-вектор материал�ьной точки изменяется со
� � �
временемпозаконуr(t)=4t2i+3tj+2k,м,томодульвектораско- ростивмоментвремениt=2cравен
1)16,1м/с 2)16,3м/с 3)16,5м/с 4)16,7м/с 5) 16,9м/с
ТМ2.12Еслирадиус-вектортелаизменяетсяпозакону�(t)=
� � r
=t2i+cos(t)j,где=2м/с2,=2м,томодульвектораскоро- стителавмоментвремениt=2сравен
1)5м/с 2)6м/с 3)7м/с 4)8м/с 5) 9м/с
ТМ2.13Еслиуравнениядвиженияматериальныхточекимеютвидx1(t)=A1+B1t+C1t2иx2(t)=A2+B2t+C2t2,гдеВ1=–2м/с,В2=5м/с,С1=2м/с2иС2=–4м/с2,тоускорениявмоментвремени,когдаско- ростителравны,составляют
1) 2 и 4 м/с22) 4 и 6 м/с23) 6 и 8 м/с24) 8 и 12 м/с25) 4 и 8 м/с2
ТМ2.14Точкавращаетсясогласноуравнению(t)=6t2+7t–12, рад.Угловаяскоростьтелавмоментвремениt=2сравна(угло- войскоростьюназываетсяперваяпроизводнаяуглаповоротапо времениt)
1)27рад/с 2)28рад/с 3)29рад/с 4)30рад/с 5) 31рад/с
ТМ2.15Паучок бегает согласно уравнению(t)=cost–sint,рад. Егоугловоеускорениечерезсекундуотначаладвиженияравна(уг- ловым ускорениемназывается вторая производная угла поворотапо времениt)
1)0,10рад/с2 2)0,15рад/с2 3)0,20рад/с2 4) 0,25рад/с2
5) 0,30 рад/с2
ТМ2.16Если точка движется по окружности согласно уравнению
(t)=2,667t3–1–lnt,рад,тоееугловоеускорениевмоментос- тановки.
1) 12 рад/с22) 10 рад/с23) 8 рад/с24)6рад/с2 5) 4рад/с2
