Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Учебное пособие 700259

.doc
Скачиваний:
21
Добавлен:
01.05.2022
Размер:
1.72 Mб
Скачать

ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный

технический университет»

Кафедра теоретической и прикладной механики

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

для самостоятельной работы

и тестирования знаний студентов

по дисциплине «Теоретическая механика»

(раздел «Кинематика»)

для студентов очной формы обучения

Воронеж 2012

Составители: ассистент Ю.М. Айнбиндер,

канд. физ.-мат. наук Г.Н. Пачевская,

канд. техн. наук А.А. Воропаев,

канд. техн. наук Ф.Х. Томилов

УДК 531.1

Методические указания для самостоятельной работы и тестирования знаний студентов по дисциплине «Теоретическая механика» (раздел «Кинематика») для студентов очной формы обучения / ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост. Ю.М. Айнбиндер, Г.Н. Пачевская, А.А. Воропаев, Ф.Х. Томилов . Воронеж, 2012. 52 с.

Методические указания включают тестовые таблицы из раздела «Кинематика» дисциплины «Теоретическая механика» с набором из пяти задач и вариантами ответов. Предназначены для проверки знаний студентов в процессе индивидуальной работы преподавателя со студентом в течение семестра.

Приведен алгоритм решения для получения правильного ответа.

Методические указания подготовлены в электронном виде в текстовом редакторе MS Word XP и содержатся в файле сопромат12_1.rar.

Библиогр.: 4 назв.

Рецензент канд. физ.-мат. наук, доц. Н.П. Бестужева

Ответственный за выпуск зав. кафедрой д-р техн. наук,

проф. Д.В. Хван

Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

© ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный

технический университет», 2012

ВВЕДЕНИЕ

Применение тестирования знаний студентов используется для активизации учебного процесса.

Студенты должны уметь выделить главное в изучаемом материале, выявить и устранить свои ошибки в усвоении материала.

Преподаватель получает возможность управления учебным процессом, охватывая контролем одновременно всех студентов данной группы и как можно большую часть изучаемого материала, более объективно оценивая знания студентов.

Кроме того, тестирование может использоваться для самоконтроля и обучения, для контроля остаточных знаний после завершения изучения дисциплины.

Карточка тестирования представляет собой набор из 5 вопросов и задач по разделу «Кинематика» курса «Теоретическая механика». Вопросы и задачи составлены таким образом, чтобы дать возможность проверить знания по всем важным подразделам. На каждое задание дается 4 варианта ответа, среди которых только один правильный.

Студенту предлагается следующий алгоритм решения для получения правильного ответа.

1. Назвать объект исследования (материальная точка, тело, механическая система).

2. Уточнить кинематическое состояние этого объекта и название темы конспекта лекций (кинематика точки, сложное движение точки, движение плоской фигуры в её плоскости и др.)

3. Выписать исходные соотношения (теоремы, свойства и др.) между кинематическими характеристиками движения, позволяющие вычислить искомую величину. Проверить размерность ответа. Выполнить чертёж, правильно изображая все векторные величины. Дать пояснения к чертежу.

№ п/п

№ 1

Вопросы

1

Движение точки задано уравнениями:

(см);

(см);

(см).

Где находится точка в момент времени (с)?

2

Тело движется из состояния покоя со скоростью (м/с).

Определить время на преодоление пути в 3 км.

3

З убчатые колеса 1 и 3 радиусами R каждое находятся в зацеплении с двухступенчатым зубчатым колесом 2, для которого R2=3R, а r2=2R. Определить зависимость между угловыми скоростями шестерен 1 и 3.

4

Д ля данного положения кривошипно-шатунного механизма определить угловое ускорение шатуна АВ при α= π/6, β = π/2, если кривошип ОА вращается с постоянной угловой скоростью ω = 6 с-1.

5

П о стороне СВ треугольника АСВ, вращающегося вокруг неподвижной оси z с постоянной угловой скоростью ω = 2с-1, движется точка М с относительной скоростью υr = 2cos4t м/с. Определить ускорение Кориолиса точки М в момент времени t = π/8 c и α=π/6.

Ответы

В

1

первом октанте

Во втором октанте

2

В третьем октанте

3

4

В четвертом октанте

t

5

= 150 c

t = 160 c

6

7

t = 180 c

8

t = 200 c

9

10

11

12

13

с-2

14

с-2

15

с-2

с-

16

2

а

17

к = 0

ак = 1 м/с2

18

19

ак = 2 м/с2

20

ак = 4 м/с2

№ п/п

№ 2

Вопросы

1

Какая из приведенных систем уравнений выражает движение точки по окружности?

2

Точка движется по прямой согласно уравнению

м

При каком значении координаты х точка меняет направление скорости?

3

В период пуска угол поворота φ ротора мотора пропорционален квадрату времени. Составить уравнение движения ротора, если за 2 мин от начала движения число оборотов N ротора выросло до 4100 в минуту.

4

П олзуны А и В соединены штангой АВ, длина которой равна 10 см, и движутся по направляющим ОА и ОВ. Ползун В движется с постоянной скоростью υВ = 30 см/с. Определить угловое ускорение штанги АВ, когда φ =α = π/6.

5

П о ободу диска радиуса R = 0,5 м движется точка М с постоянной относительной скоростью υr = 2 м/с. Диск вращается с постоянной угловой скоростью ω = 4 с-1 вокруг неподвижной оси у. Определить абсолютное ускорение точки М в указанном положении.

Ответы

(м);

1

(м).

(м);

2

(м).

(м);

3

(м).

(м);

4

(м).

х

5

= 2м

6

х = 3м

7

х = 4м

8

х = 5м

φ

9

= 0,54t2

10

φ = 0,57t2

11

φ = 0,59t2

12

φ = 0,60t2

13

14

15

16

17

18

19

20

№ п/п

№ 3

Вопросы

1

Точка движется согласно уравнениям:

Определить пройденный точкой путь за промежуток времени от t0 = 0 до t1 = 2 с.

2

Движение точки задано уравнением

.

Чему равна скорость точки в момент времени t = 1,7 с ?

3

В четырехзвенном механизме ОА = CD и АС = OD.

Какое соотношение для скоростей точек А, В, С справедливо?

4

Ц ентр C колеса движется согласно уравнениям

x c = 2t2 (м);

yc = 0,5 м = const.

Определить угловое ускорение ε колеса.

5

П о стороне АС треугольника АВС, вращающегося вокруг неподвижной оси у с постоянной угловой скоростью ω = 8 с-1, движется точка М с постоянной относительной скоростью υr = 4 м/с.

Определить модуль ускорения Кориолиса точки М.

Ответы

S =25 см

1

2

S =20 см

3

S =15 см

4

S =10 см

υ =10 м/с

5

6

υ =11 м/с

υ =12 м/с

7

8

υ =13 м/с

υA = υB = υC

9

υA < υB < υC

10

υA = υC < υB

11

υA = υC > υB

12

ε = 2 с-

13

2

14

ε = 4 с-2

15

ε = 8 с-2

16

ε = 0

ак =

17

0

18

ак = 32 м/с2

19

ак = 64 м/с2

20

ак = 128 м/с2

№ п/п

№ 4

Вопросы

1

Точка движется в соответствии с уравнениями

Определить вид траектории движения данной точки.

2

Точка движется по траектории 16х2+25y2=400. Определить модуль проекции υy скорости точки на ось ОУ при х=4см, если известно, что проекция υx скорости точки на ось ОХ при этом равна 3 см/с.

3

Т ело и жестко связанная с ним система отсчета OXYZ вращаются вокруг оси OZ в соответствии с уравнением φ=2t-3t2. Определить при t=1с ускорение точки тела с координатами: х =3см, у =z =4см.

4

С тержень АВ длиной 80 см движется в плоскости чертежа. В некоторый момент времени при α=β=π/2 точки А и В стержня имеют ускорения аА=5м/с2 и аВ=10м/с2. Определить угловое ускорение ε стержня.

5

К вадратная пластина ABCD вращается вокруг неподвижной оси z с угловой скоростью ω=14с-1. По ее стороне ВС движется точка М с постоянной относительной скоростью υr=9м/с, начиная движение от точки В. Определить абсолютную скорость точки М в момент времени t=3с, если АВ=1м.

Ответы

Окружность

1

Парабола

2

Эллипс

3

Прямая

4

υy=3,0см/с

5

6

υy=3,1см/с

7

υy=3,2см/с

υy=3,3см/с

8

а =0,70см/с2

9

10

а =0,75см/с2

11

а =0,80см/с2

12

а =0,85см/с2

ε =0,06 с-2

13

14

ε =1,87 с-2

15

ε =6,25 с-2

16

ε =18,75 с-2

υ

17

М=0см/с

18

υМ=3см/с

19

υМ=15см/с

20

υМ=21см/с

№ п/п

№ 5

Вопросы

1

Даны уравнения движения точки. В каком случае траекторией точки является окружность?

2

Точка движется по траектории, определяемой уравнением (х-3)22=9. Чему равен угол между вектором скорости точки и осью ОХ, если х00=0?

3

Ротор электродвигателя, начав вращаться равноускоренно, сделал в первые 5 секунд 100 оборотов. Определить угловое ускорение ε ротора.

4

П олзуны А и В соединяются шарнирно штангой АВ и движутся по направляющим ОА и ОВ. Длина штанги АВ равна 1м. Определить скорость υВ ползуна В и угловую скорость ω шатуна АВ, если в указанном положении , а скорость υА ползуна А равна м/с.

5

К ольцо радиуса R=0,5 м вращается с постоянной угловой скоростью ω=4 с-1 в плоскости чертежа вокруг неподвижного центра О. По ободу кольца перемещается точка М с постоянной относительной скоростью υr=2м/с. Определить абсолютное ускорение а точки М в указанном на чертеже положении.

Ответы

1

2

3

4

α=π/2

5

6

α=π/6

7

α=π/4

8

α=0

ε =4 c-2

9

10

ε =8 c-2

11

ε =25,2 c-2

12

ε =50,3 c-2

13

14

15

16

а=8м/с2

17

18

а=24м/с2

19

а=32м/с2

20

а=40м/с2

№ п/п

№ 6

Вопросы

1

Точка движется согласно уравнениям

Определить закон движения точки в естественной системе координат S=S(t), принимая S0=0 (S – дуговая координата).

2

Д ан график скорости точки М. Определить пройденный точкой путь за промежуток времени от t0=0 до t1=4c.

3

Т ело вращается вокруг неподвижной оси z, так что точка М тела движется согласно уравнениям

Составить уравнение вращательного движения тела φ =φ(t), если при t0=0 см, y0=1 см.

4

П олзун В линейки эллипсографа движется согласно уравнению уВ=20sin0,5t(см). Составить уравнение движения линейки АВ, приняв за полюс точку С, лежащую посередине, если АВ=20см.

5

В кулисном механизме кривошип ОА вращается с угловой скоростью ω=4c-1. Определить относительную скорость υr скольжения ползуна А вдоль кулисы ВС, если см, φ= ψ= π/3.

Ответы

S=(5-5t)

1

(см)

2

S=15t (см)

3

S=(5-3t) (см)

4

S=3t (см)

S=8м

5

6

S=10м

S=14м

7

8

S=16м

φ

9

=π/3+2t

10

φ=π/2+6t

11

φ=π/3+6t

12

φ=π/2+2t

14

13

15

16

υr =45см/с

17

18

υr =50см/с

19

υr =55см/с

υr =60см/с

20