- •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 Условия равновесия твердого тела
�
�
�
T5.1Условия равновесия твердого тела — это:1)Fi0Mi0 2)Fi0,Mi0
i� i� i i�
3)Fi0,Li0 4)Fi0,Mi0
i� i� i i
5)Mii
0,Li0
i
T5.2Грузмассой 10 кг прижат к вертикальной стене силой 100 Н. Какую минимальную вертикальную силу нужно приложить кгрузу,чтобы удержать его в покое? Коэффициент трения скольжения ра- вен 0,3, ускорение свободного падения — 10 м/с2.
1)70Н 2)130Н 3)–60Н 4)60Н 5) 120Н
T5.3Насвободновращающийсявокругнеподвижнойосидискра-диуса 0,5 м по касательной действует сила равная 2 H. Найти работу этой силы, если диск повернулся на угол=.
1)2Дж 2)–2Дж 3)Дж 4)10Дж 5) –10Дж
T5.4sin(–) равен
1)(coscos–sinsin) 2)(sinsin–coscos)
3) (sincos–cossin) 4)(cossin–sincos)5)(cos2–cos2)
T5.5Проекция на осьZмомента силы, лежащей в плоскостиXOY, равна
1)Mz=yFx–xFy2)Mz=xFy–yFx3)Mz=zFy–yFz
4)Mz=xFz–zFx5)Mz=zFy–zFx
Момент инерции твердого тела. Теорема Штейнера
T5.6Момент инерции частицы массойm, находящейся на рас- стоянииrот оси вращения, равен
1)I=mr2 1)I=m2r21)I=m2r 1)I=m2r31)I=mr
T5.7Момент инерции непрерывной системы частиц равен
1)(�)dV 2)(�)2dV3)(�)2r2dV4)(�)2dV5)(�)dV
rr rr r
V V V
rV rV
V V
T5.8Момент инерции тела не зависит от
1) массы тела 2) размеров 3) расстояния до оси вращения
4) объема тела 5) скорости тела
T5.9Теорема Штейнера это
1)IICma
1/ 2
IICma
22 2
2)IICma 3)IIma
C2
IICma
T5.10Определить момент инерции тонкого однородного стерж- ня длиной 1,2 м и массой 0,5 кг относительно оси, перпендикуляр- ной стержню и проходящей через точку, находящуюся на стержне и отстоящую от конца стержня на расстояние 0,1 м.
1) 1,85кг·м2 2) 18,5кг·м2 3) –0,185кг·м2
4) –1,85кг· м25) 0,185 кг· м2
T5.11Определить момент инерции окружности (обруча) массой 1кг,радиусом 0,1 м относительно оси, проходящей через центр ок- ружности, перпендикулярно плоскостикруга.
1) 1кг·м2 2) 0,1кг·м2 3)0,01кг·м2
4) 0,001кг·м2 5)0,0001кг·м2
T5.12Проекция момента импульса тела при его вращении вокруг неподвижной оси, направленной вдоль осиz, равна
L
I
L
I23)L
I24)L
I22
5)L
I1/ 2
z z z z z z z z z z
T5.13Основное уравнение вращательного движения (I–момент инерции тела,zиMiz– проекции вектора углового ускорения и мо- ментаi-ой силы, действующей на тело, на осьz) — это
IazMz
IzMz
mzMz
IzFz
IzMz
T5.14Найти момент инерции тела, если оно вращается с угловым ускорением 10 рад/с2, под действием момента сил 50 Н· м.
1) 5кг·м 2) 10кг·м23) 5кг·м2 4) 5 кг2·м2 5) 10 кг2·м2
Закон сохранения момента импульса системы твердых тел
T5.15Закон сохранения момента импульса для системы тел, вра- щающихся вокруг неподвижной оси, — это
1)I(t)z(t)I(t)z(t) 2)I(t)z(t)0
3)I(t)2(t)I(t)2(t) 4)I(t)(t) 5)(t)(t)
z z z z z
Кинетическая энергия твердого тела, вращающегося вокруг неподвижной оси. Работа внешних сил при повороте твердого тела
T5.16Кинетическая энергия вращательного движения тела вокруг неподвижной оси, равна
1)I
2
I22
2)
2
I2
3)
2
I22
4)
3
5)I
3
T5.17Чему равна кинетическая энергия вращательного движе- ния тела, если момент инерции равен 5 кг· м2, а угловая скорость 4 рад/с.
1)20Дж 2)10Дж 3)80Дж 4)40Дж 5) 200Дж
T5.18Полная кинетическая энергия диска, катящегося по гори- зонтальной поверхности равна 48 Дж. Определить кинетическую энергию поступательного и вращательного движения, если диск ка- тится без проскальзывания.
1) 32 и16Дж 2) 24 и24Дж 3) 8 и 40Дж
4) 16 и32Дж 5) 40 и 8Дж
T5.19Работасилпривращательномдвижениителавокругнепод- вижной оси (Miz–проекция на осьzмоментаiсилы, действующей на тело,— угол поворота тела)равна
1)AMd 2)AMd2 3)A diz iz
0i 0i 0
4)AM2d 5)AMdiz iz
0i 0i
T5.20Закон изменения кинетической энергии тела, имеющего по- стоянный момент инерции, при вращательном движении имеет вид
I2I2
I2I2
I I
1)A 2 1
2 2
2)A 2 1
2 2
3)A 2 1
2 2
I I
I22I22
4)A 2 1
2 2
5)A 2 1
2 2
T5.21Маховикначинаетвращатьсяизсостоянияпокояспостоян- нымугловымускорением0,5рад/c2.Определитькинетическуюэнер- гиюмаховикачерез30спосленачаладвижения,есличерез10спосле начала движения момент импульса маховика составлял 100кг·м2/с. 1) 2000 Дж 2) 2250 Дж 3) 4000 Дж 4) 1350 Дж 5) 1000Дж
T5.22Диск под действием постоянной силы достигает установ- ленной частоты вращения 33 об/мин через 1,5 оборотов после нача- ла движения. Чему равно его угловое ускорение?
1)50/243рад/с2 2)25/243рад/с2 3) 121/600рад/с2
4)–25/243рад/с2 5) –50/243рад/с2
T5.23Диск массой 4 кг катится без скольжения по горизонталь- ной плоскости со скоростью 10 м/с. Найти кинетическую энергию диска.
1)300Дж 2)200Дж 3)400Дж 4)100Дж 5) 500Дж
