 
        
        новая папка 1 / 524325
.pdfМинистерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Якутская государственная сельскохозяйственная академия» Инженерный факультет
Кафедра энергообеспечения в АПК
Методические указания к выполнению контрольной работы №1 по физике
Механика
Якутск 2016
Составитель
А.И.Попова
Механика:метод. указания к изучению курса физики для студ. Инженерного факультета (бакалавриат) / Якутск. гос. с.-х. акад.; сост.: А.И. Попова. –
Якутск, 2016. – 22с.
Приведены условия задач для выполнения контрольных работ, содержатся краткий теоретический материал и примеры решения задач по теме «Механика». Приведена разбивка задач по вариантам.
Данные методические указания предназначены для студентов инженерного факультета направления 35.03.06. «Агроинженерия», профиль
– Технический сервис в агропромышленном комплексе.
Введение
Физика относится к числу естественных наук. Предметом физики является изучение общих свойств материи, т.е. вещества и поля, общих закономерностей и форм ее движения.
Физика определяет законы, которыми пользуются остальные естественные науки и техника, применяя их для отдельных частных случаев.
Изучение физики в высших учебных заведениях преследует двоякую цель: расширить кругозор учащихся и способствовать развитию у них миропонимания; подготовить их к сознательному изучению смежных с физикой дисциплин.
Учебная работа студентов складывается из следующих основных элементов: самостоятельного изучения физики по учебным пособиям, выполнения контрольных работ, посещения и проработки обзорных лекций в период сессий, выполнения лабораторного практикума, сдачи зачетов и экзаменов.
Цель контрольных работ – закрепление теоретического материала при самостоятельном выполнении контрольных заданий, которое способствует более глубокому пониманию и закреплению курса физики.
Указания к решению контрольных работ
В процессе изучения курса физики студенты должны выполнить контрольные работы в соответствии с учебным планом. Контрольная работа состоит из 6 задач. Определение варианта и номеров задач проводится по двум последним цифрам шифра зачетной книжки по таблице вариантов.
Перед выполнением контрольной работы студенту необходимо внимательно ознакомиться с основными формулами и разобрать примеры решения задач.
Требования к выполнению контрольных работ
1)полностью переписывать условия задач своего варианта;
2)сделать краткую запись условия, при этом числовые данные перевести в одну систему единиц (преимущественно в СИ);
3)выполнить аккуратно чертеж, рисунок или схему, поясняющие описанный в задаче процесс;
4)в ходе решения задачи делать краткие и ясные комментарии используемых физических законов и формул;
5)решив задачу в общем виде, проверить ответ по равенству размерностей левой и правой части расчетной формулы;
6)в полученную расчетную формулу подставить числовые данные и оценить правдоподобность ответа;
7)оставлять поля для замечаний;
8)на титульном листе указывать номер контрольной работы, наименование дисциплины, фамилию и инициалы студента, шифр и домашний адрес.
9)выполнять работу в рукописной форме синей пастой.
Контрольные работы, представленные без соблюдения указанных выше требований, а также работы, выполненные не по своему варианту, не будут приниматься к рассмотрению. На повторную проверку работу обязательно представлять с первым и исправленным вариантом работы.
Таблица вариантов
| Номер | 
 | 
 | Контрольная | 
 | 
 | ||
| вариан | 
 | 
 | работа №1 | 
 | 
 | ||
| та | Т | е | м | а | № | 1 | |
| 1 | 1 | 11 | 21 | 31 | 
 | 41 | 51 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 2 | 2 | 12 | 22 | 32 | 
 | 42 | 52 | 
| 3 | 3 | 13 | 23 | 33 | 
 | 43 | 53 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 4 | 4 | 14 | 24 | 34 | 
 | 44 | 54 | 
| 5 | 5 | 15 | 25 | 35 | 
 | 45 | 55 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 6 | 6 | 16 | 26 | 36 | 
 | 46 | 56 | 
| 7 | 7 | 17 | 27 | 37 | 
 | 47 | 57 | 
| 8 | 8 | 18 | 28 | 38 | 
 | 48 | 58 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 9 | 9 | 19 | 29 | 39 | 
 | 49 | 59 | 
| 10 | 10 | 20 | 30 | 40 | 
 | 50 | 60 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 11 | 1 | 12 | 23 | 34 | 
 | 45 | 56 | 
| 12 | 2 | 13 | 24 | 35 | 
 | 46 | 57 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 13 | 3 | 14 | 25 | 36 | 
 | 47 | 58 | 
| 14 | 4 | 15 | 26 | 37 | 
 | 48 | 59 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 15 | 5 | 16 | 27 | 38 | 
 | 49 | 60 | 
| 16 | 6 | 17 | 28 | 39 | 
 | 50 | 51 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 17 | 7 | 18 | 29 | 40 | 
 | 41 | 52 | 
| 18 | 8 | 19 | 30 | 31 | 
 | 42 | 53 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 19 | 9 | 20 | 21 | 32 | 
 | 43 | 54 | 
| 20 | 10 | 11 | 22 | 33 | 
 | 44 | 55 | 
| 21 | 1 | 13 | 25 | 37 | 
 | 49 | 51 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 22 | 2 | 14 | 26 | 38 | 
 | 50 | 52 | 
| 23 | 3 | 15 | 27 | 39 | 
 | 41 | 53 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 24 | 4 | 16 | 28 | 40 | 
 | 42 | 54 | 
| 25 | 5 | 17 | 29 | 31 | 
 | 43 | 55 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 26 | 6 | 18 | 30 | 32 | 
 | 44 | 56 | 
| 27 | 7 | 19 | 21 | 33 | 
 | 45 | 57 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 28 | 8 | 20 | 22 | 34 | 
 | 46 | 58 | 
| 29 | 9 | 11 | 23 | 35 | 
 | 47 | 59 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 30 | 10 | 12 | 24 | 36 | 
 | 48 | 60 | 
| 31 | 1 | 14 | 27 | 40 | 
 | 43 | 56 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 32 | 2 | 15 | 28 | 31 | 
 | 44 | 57 | 
| 33 | 3 | 16 | 29 | 32 | 
 | 45 | 58 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 34 | 4 | 17 | 30 | 33 | 
 | 46 | 59 | 
| 35 | 5 | 18 | 21 | 34 | 
 | 47 | 60 | 
| 36 | 6 | 19 | 22 | 35 | 
 | 48 | 51 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 37 | 7 | 20 | 23 | 36 | 
 | 49 | 52 | 
| 38 | 8 | 11 | 24 | 37 | 50 | 53 | 
| 39 | 9 | 12 | 25 | 38 | 41 | 54 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 40 | 10 | 13 | 26 | 39 | 42 | 55 | 
| 41 | 1 | 15 | 29 | 33 | 47 | 51 | 
| 42 | 2 | 16 | 30 | 34 | 48 | 52 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 43 | 3 | 17 | 21 | 35 | 49 | 53 | 
| 44 | 4 | 18 | 22 | 36 | 50 | 54 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 45 | 5 | 19 | 23 | 37 | 41 | 55 | 
| 46 | 6 | 20 | 24 | 38 | 42 | 56 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 47 | 7 | 11 | 25 | 39 | 43 | 57 | 
| 48 | 8 | 12 | 26 | 40 | 44 | 58 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 49 | 9 | 13 | 27 | 31 | 45 | 59 | 
| 50 | 10 | 14 | 28 | 32 | 46 | 60 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 51 | 1 | 16 | 21 | 36 | 42 | 57 | 
| 52 | 2 | 17 | 22 | 37 | 43 | 58 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 53 | 3 | 18 | 23 | 38 | 44 | 59 | 
| 54 | 4 | 19 | 24 | 39 | 45 | 60 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 55 | 5 | 20 | 25 | 40 | 46 | 51 | 
| 56 | 6 | 11 | 26 | 31 | 47 | 52 | 
| 57 | 7 | 12 | 27 | 32 | 48 | 53 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 58 | 8 | 13 | 28 | 33 | 49 | 54 | 
| 59 | 9 | 14 | 29 | 34 | 50 | 55 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 60 | 10 | 15 | 30 | 35 | 41 | 56 | 
| 61 | 1 | 17 | 23 | 39 | 46 | 52 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 62 | 2 | 18 | 24 | 40 | 47 | 53 | 
| 63 | 3 | 19 | 25 | 31 | 48 | 54 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 64 | 4 | 20 | 26 | 32 | 49 | 55 | 
| 65 | 5 | 11 | 27 | 33 | 50 | 56 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 66 | 6 | 12 | 28 | 34 | 41 | 57 | 
| 67 | 7 | 13 | 29 | 35 | 42 | 58 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 68 | 8 | 14 | 30 | 36 | 43 | 59 | 
| 69 | 9 | 15 | 21 | 37 | 44 | 60 | 
| 70 | 10 | 16 | 22 | 38 | 45 | 51 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 71 | 1 | 18 | 25 | 32 | 50 | 57 | 
| 72 | 2 | 19 | 26 | 33 | 41 | 58 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 73 | 3 | 20 | 27 | 34 | 42 | 59 | 
| 74 | 4 | 11 | 28 | 35 | 43 | 60 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 75 | 5 | 12 | 29 | 36 | 44 | 51 | 
| 76 | 6 | 13 | 30 | 37 | 45 | 52 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 77 | 7 | 14 | 21 | 38 | 46 | 53 | 
| 78 | 8 | 15 | 22 | 39 | 47 | 54 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 79 | 9 | 16 | 23 | 40 | 48 | 55 | 
| 80 | 10 | 17 | 24 | 31 | 49 | 56 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 81 | 1 | 19 | 27 | 35 | 44 | 52 | 
| 82 | 2 | 20 | 28 | 36 | 45 | 53 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 83 | 3 | 11 | 29 | 37 | 46 | 54 | 
| 84 | 4 | 12 | 30 | 38 | 47 | 56 | 
| 85 | 5 | 13 | 21 | 39 | 48 | 56 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 86 | 6 | 14 | 22 | 40 | 49 | 57 | 
| 87 | 7 | 15 | 23 | 31 | 50 | 58 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 88 | 8 | 16 | 24 | 32 | 41 | 59 | 
| 89 | 9 | 17 | 25 | 33 | 42 | 60 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 90 | 10 | 18 | 26 | 34 | 43 | 51 | 
| 91 | 1 | 20 | 29 | 38 | 48 | 57 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 92 | 2 | 11 | 30 | 39 | 49 | 58 | 
| 93 | 3 | 12 | 21 | 40 | 50 | 59 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 94 | 4 | 13 | 22 | 31 | 41 | 60 | 
| 95 | 5 | 14 | 23 | 32 | 42 | 51 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 96 | 6 | 15 | 24 | 33 | 43 | 52 | 
| 97 | 7 | 16 | 25 | 34 | 44 | 53 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 98 | 8 | 17 | 26 | 35 | 45 | 54 | 
| 99 | 9 | 18 | 27 | 36 | 46 | 55 | 
| 100 | 10 | 19 | 28 | 37 | 47 | 56 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
ТЕМА №1. МЕХАНИКА
Механика – часть физики, которая изучает закономерности механического движения и причины, вызывающие или изменяющие это движение. Механическое движение – это изменение с течением времени взаимного расположения тел или их частей.
Механика делится на три раздела:
1)кинематика;
2)динамика;
3)статика.
Кинематика изучает движение тел, не рассматривая причины, которые это движение обуславливают.
Динамика изучает законы движения тел и причины, которые вызывают или изменяют это движение.
Статика изучает законы равновесия системы тел. Если известны законы движения тел, то из них можно установить и законы равновесия. Поэтому законы статики отдельно от законов динамики физика не рассматривает.
Законы и формулы к выполнению задач по теме №1
Кинематика
Поступательное движение
1.Уравнение движения материальной точки (или центра масс абсолютно твердого тела), движущейся равномерно вдоль оси x:
| x x0 0t , | (1.1) | 
движущейся равноускоренно вдоль оси x:
| x x | 
 | 
 | t | at 2 | . | (1.2) | 
| 0 | 
 | |||||
| 
 | 0 | 2 | 
 | 
 | ||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||
Для прямолинейного движения разность между конечной (x) и начальной (x0) координатами тела равна пройденному пути S.
2. Закон изменения скорости при равноускоренном движении:
| 0 a t . | (1.3) | 
 
Здесь 0 и – скорость тела в начальный момент времени и в момент
времени t соответственно, a – линейное ускорение. 3. Средняя путевая скорость:
| 
 | 
 | 
 | 
 | S | , | 
 | (1.4) | |||
| 
 | 
 | t | ||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| где S – величина пути, пройденного телом за интервал времени | t. | |||||||||
| 4. | Тангенциальное ускорение: | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 
 | a | 
 | 
 | d | . | 
 | 
 | (1.5) | ||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | dt | 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| 5. | Нормальное ускорение: | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 
 | a | 
 | 
 | 2 | , | 
 | 
 | (1.6) | ||
| 
 | n | 
 | R | 
 | 
 | |||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| где R – радиус кривизны траектории. | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||
| 6. | Полное ускорение: | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||
| 
 | a | 
 | a2 | a | 2 . | (1.7) | ||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | n | 
 | |
Вращательное движение
7.Уравнение движения материальной точки (или центра масс абсолютно твердого тела), движущейся равноускоренно по окружности радиуса R:
| 
 | t | t 2 | (1.8) | |
| 
 | . | |||
| 0 | 
 | 2 | 
 | 
 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | |
| 8. Закон изменения скорости при равноускоренном движении: | ||||
| 0 | t . | (1.9) | ||
| Здесь Δφ – угол поворота тела за время t, | ω0 | и ω – угловые скорости тела в | ||
начальный момент времени и в момент времени t соответственно, ε – угловое
| ускорение. | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 9. Угловая скорость ω связана: | 
 | 
 | 
 | |
| с линейной скоростью : | 
 | , | (1.10) | |
| 
 | 
 | R | 
 | |
| с линейной частотой ν: | 2 , | (1.11) | ||
| с периодом колебаний Т: | 
 | 2 | . | (1.12) | 
| 
 | ||||
| 
 | 
 | Т | 
 | |
10.Угловое ускорение ε связано с тангенциальной составляющей линейного ускорения aτ соотношением
| 
 | a | . | (1.13) | 
| 
 | |||
| 
 | R | 
 | |
11.Угловая скорость ω связана с нормальной составляющей линейного
 
ускорения an соотношением
| 
 | 
 | an | 
 | . | (1.14) | 
| 
 | |||||
| 
 | 
 | R | 
 | ||
Динамика
Поступательное движение
12.Второй закон Ньютона:
| F = ma . | (1.15) | 
F Fi – геометрическая сумма сил, действующих на тело, m – масса тела.
i
| 13.Третий закон Ньютона: | 
 | 
| F1,2 F 2,1 , | (1.16) | 
где F1,2 – сила, действующая на первое тело со стороны второго, а F 2,1 – сила, действующая на второе тело со стороны первого.
14.Силы в механике:
сила упругости F kx, где x – величина упругой деформации тела, k – коэффициент упругости;
сила тяжести FТ mg , где g – ускорение свободного падения;
сила трения (скольжения) F N , где μ – коэффициент трения, N – сила нормального давления (сила реакции опоры).
15.Импульс материальной точки (твердого тела) массой m:
p m .
16.Закон сохранения импульса изолированной системы тел:
n
pi const .
i 1
17.Кинетическая энергия тела:
EК m 2 .
2
18.Потенциальная энергия:
упругодеформированной пружины EП kx22 ,
где k – жесткость пружины, x – величина деформации;
(1.17)
(1.18)
(1.19)
(1.20)
тела, находящегося в однородном поле силы тяжести EП mgh , (1.21)
