- •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
Тесты � � � для электронного экзамена
i
j
Т1.1.Если уравнение движения точкиrAt2Bsint, гдеА= 1 м/c2,В= 1 м, то ее модуль скорости через 1 с после начала дви- жения равен
1)3,5м/с 2)2,5м/с 3)3,0м/с 4)4,0м/с� 5)3,7м/�с
r
Т1.2.Если уравнение движения точки�At2iBsintj, гдеА= 1 м/c2,В= 1 м, то модуль её ускорения в момент времени 1 с от начала движения равен1) 2,0м/с22) 1,4м/с23) 3,7м/с24)5,1м/с2 5) 1,7м/с2
Т1.3.Еслиуравнениедвиженияточких(t)=4+6t—3t2м,томо- дуль её ускоренияравен
1)–3м/с2 2)4м/с2 3)6м/с2 4)3м/с2 5) –6м/с2
Т1.4.Если уравнение движения точких(t) = 4 + 6t— 3t2м, то её перемещение за время 2 с от начала движения равно
1)4м 2)2м 3)0 4)10м 5) 6м
Т1.5.Еслиуравнениедвиженияточких(t)=4+6t—3t2м,топуть, пройденныйточкойза2с,равен
1)7м 2)4м 3)6м 4)3м 5) 12м
Т1.6.Если автомобиль первую половину пути двигался со скоро- стью 60 км/ч, а вторую 120 км/ч, то средняя скорость равна
1)90км/ч 2)80км/ч 3)70км/ч 4)85км/ч 5) 60км/ч
Т1.7.Еслиавтомобильпервуюполовинувременидвигалсясоско- ростью 60км/ч,а вторую 120км/ч,то средняя скорость на всём уча- стке путиравна
1)90км/ч 2)80км/ч 3)70км/ч 4)85км/ч 5) 60км/ч
Т1.8.Если тело брошено вертикально вверх с начальной скоро- стью 10м/с,то средняя скорость движения за все время движения до падения тела в точку броскаравна
1)14м/с 2)10м/с 3)7м/с 4)6м/с 5)5м/с
Т1.9.Если тело, двигаясь равноускоренно, достигает скорости 40м/с,то средняя скорость на всём путиравна
1)20м/с 2)30м/с 3)40м/с 4)10м/с 5) 15м/с
Т1.10.Если тело брошено вертикально вверх с начальной скоро- стью10м/с,тосреднееускорениедвижениязавремядопадениятела в точку броскаравно
1)0м/с2 2) 9,8м/с23) 4,9м/с24)3.5м/с2 5) 5.0м/с2�
� � �
Т1.11.Еслителодвижетсявпространствесускорениемa2i3j4k,
то его модуль равен
1) 9,0м/с22) 5,4м/с23) 5,0м/с24)3,6м/с2 5) 4,5м/с2
Т1.12.Если зависимость пути, пройденного телом по окружно- сти радиусом 3 м задаётся уравнениемs=At2+Bt, гдеA= 0,4м/с2,B= 0,1м/с,то касательное ускорениеравно
1) 0,41 м/с22) 0,80 м/с23) 0,84 м/с24) 0,27 м/с25) 0,35 м/с2
Т1.13.Если зависимость пути, пройденного телом по окружно- сти радиусом 3 м задаётся уравнениемs=At2+Bt, гдеA= 0,4м/с2,B= 0,1м/с,то его нормальное ускорение через 1 с после начала дви- женияравно
1) 0,41 м/с22) 0,80 м/с23) 0,84 м/с24) 0,27 м/с25) 0,35 м/с2
Т1.14.Если зависимость пути, пройденного телом по окружно- сти радиусом 3 м задаётся уравнениемs=At2+Bt, гдеA= 0,4м/с2,B= 0,1м/с,то модуль ускорения через 1 с после начала движения равен
1) 0,41 м/с22) 0,80 м/с23) 0,084 м/с24) 0,27 м/с25) 0,35 м/с2
Т1.15.Еслитело,двигаясьравномерноипрямолинейно,за2спе- реместилосьизточкискоординатой12мвточкускоординатой24м, то скорость теларавна
1)12м/с 2)6м/с 3)18м/с 4)9м/с 5) 24м/с
Т1.16.Есликоординатытел,движущихсяпопрямойлиниина- встречудругдругу,изменяютсясовременемх1=A—Вt,х2=С+Dt, гдеА=68м,B=6м/с,С=–12м,D=4м/с,тоонивстретятсявмо- ментвремени,равный
1)8с 2)10с 3)12с 4)6с 5) 4с
Т1.17.Если координаты тел, движущихся по прямой линии на- встречу друг другу, изменяются со временемх1=A—Вt,х2=С+Dt, гдеА= 68 м,B= 6 м/с,С= –12м,D= 4 м/c, то координата их встре- чи равна
1)8м 2)32м 3)44м 4)10м 5) 20м
Т1.18.ИзпунктаАдвижутсядваавтомобиля.Еслиодинвначаль- ный момент времени уже имеет скорость 60км/чи сохраняет равно- мерное движение, а второй начинает движение с ускорением 2м/с2,то второй автомобиль догонит первый завремя
1)8с 2)17с 3)30с 4)60с 5) 10с
Т1.19.Из пункта А движутся два автомобиля. Один в начальный момент времени уже имеет скорость 60 км/ч и движется равномер- но, а второй движется с ускорением 2 м/с2, то путь пройденный им, когда он поравняется с первым, равен
1)64м 2)278м 3)900м 4)360м 5) 1000м
Т1.20.Еслиавтомобильприэкстренномторможенииза2сумень-шил скорость с 72км/чдо 36км/ч,то за это время он прошел путь равный
1)30м 2)18м 3)108м 4)40м 5) 50м
Т1.21.Еслиавтомобильприторможенииза2суменьшилскорость от 72км/чдо 36км/ч,то его путь до полной остановкиравен
1)30м 2)18м 3)108м 4)40м 5) 50м
Т1.22.Есликоординататочких(t)=10+6t–6t2,тоскоростьбу- детравнанулючерезвремя
1)0,5с 2)0,2с 3)0,3с 4)0,6с 5) 1,2с
Т1.23.Если угол поворота колеса задается уравнением=At, где
А= 0,5 рад/с2, то его угловая скорость равна
1)0,5рад/с 2) 0,2рад/с3)0,3рад/с 4)0,4рад/с 5) 1,2рад/с
Т1.24.Если угол поворота колеса вагона при торможении изме- няетсясогласноуравнению8t1,5t2,тоегоугловаяскоростьче- рез 1 с после начала торможенияравна
1)6,5рад/с 2) 5,0рад/с3)1,5рад/с 4)6,0рад/с 5) 7,5рад/с
Т1.25.Если уголповорота колесадиаметром0,5мзадаётсяуравнением
=At,гдеА=0,5рад/с,толинейнаяскоростьточекнаегоободеравна1)1м/с 2)0,5м/с 3)0,25м/с 4)0,4м/с 5) 1,5м/с
Т1.26.Если угол поворота колеса вагона при торможении изме- няется согласно уравнению8t1,5t2, то модуль его угловогоус-коренияравен
1) 1,5рад/с22) 3рад/с23)3м/с2 4)1м/с2 5) 2,5рад/с2
Т1.27.Еслиуголповоротаколесавагонадиаметром0,5мизменя- етсяпозакону8t1,5t2,томодульвекторакасательногоускоре- ния точки обода колесаравен
1) 1,5м/с22) 1,2м/с23) 0,75м/с24)0,5м/с2 5) 3м/с2
Т1.28.Если угол поворота колеса вагона диаметром 0,5 м изме- няетсяпозакону8t1,5t2,тонормальноеускорениеточекобода колеса в момент времени 1сравно
1) 0,25м/с22) 0,5м/с23) 0,3м/с24)3м/с2 5) 5м/с2
Т1.29.Еслиуголповоротаколесавагонадиаметром0,5мизменя- ется по закону=8t–1,5t2, то ускорение точек обода колеса в мо- мент времени 1сравно
1) 0,31 м/с22) 0,45 м/с23) 0,84 м/с24) 3,01 м/с25) 6,25 м/с2
Т1.30.Еслиавтомобильдвижетсяпозакругленномуучасткудоро- ги и его путь определяется уравнениемs=A+Bt+Ct3, гдеА= 10 м,В= 13м/с,С= 0,1м/с3,то его путевая скорость в момент времени 1 сравна
1)8,0м/с 2) 23,3м/с3)13,3м/с 4)10,3м/с 5) 6,3м/с
Т1.31.Если автомобиль движется по закругленному участку до- роги, имеющему радиус кривизны 100 м, и путь определяется урав- нениемs=A+Bt+Ct3, где А = 10 м,В= 13м/с2,С= 0,1 м/с3, то его ускорение в момент времени 1 с равно
1) 13,3м/с22) 13,8м/с23)1,8м/с2 4) 15,1м/с25)15,7м/с2
Т1.32.Еслипоезддвижетсяравнозамедленноподугеокружностирадиусом1кмипроходитпуть1км,имеяначальнуюскорость54км/ч, аконечную18км/ч,тоегополноеускорениевначаледугиравно
1) 0,2 м/с22) 0,4 м/с23) 0,15 м/с24) 0,31 м/с25) 0,33 м/с2
