Homepage of Alexei Kostarev
Главная   •   Абитуриенту   •   История   •   Учебная работа   •   Научная работа   •   Сотрудники   •   Сотрудничество   •   Полезные ссылки
Физ-мех СПб ГТ


Костарев Алексей Владимирович
кандидат физико-математических наук, доцент
лектор на Механико-Машиностроительном факультете

Веснa

План занятий

Лекции
Zip

Статика
Лекция 1 Предмет и модели механики. Модуль, проекция и составляющая силы. Главный вектор системы сил. Момент силы относительно точки. Теоремы о моменте. Матричное вычисление векторного произведения. Присоединенная матрица. Аналитическое выражение момента.
Лекция 2 Момент силы относительно оси. Алгебраический момент силы относительно центра для плоской системы сил. Главный момент системы сил. Зависимость главного момента от центра. Вращательная система сил. Пара сил. Принципы (аксиомы) механики. Условия сохранения покоя точки. Условия сохранения покоя произвольной дискретной системы. Необходимые условия равновесия внешних сил.
Лекция 3 Нагрузка и реакции определимых связей. Прямая задача статики. Достаточность условий равновесия внешних сил для сохранения покоя твердого тела. Обратная задача статики. Скалярные условия равновесия частных систем сил.
Лекция 4 Теорема о статической эквивалентности нагрузок. Эквивалентные преобразования силы и пары. Условия существования равнодействующей. Теорема Вариньона. Теорема Пуансо. Приведенные контактные реакции. Приведение распределенных реакций и нагрузок.

Кинематика
Лекция 5 Системы отсчета. Способы задания движения точки. Производная вектор - функции по скалярному аргументу. Скорость точки при векторном и координатном способах задания движения точки. Ускорение точки.
Лекция 6 Формула Эйлера. Угловая скорость тела. Теорема о распределении скоростей в теле. Метод полюса. Лекция 7 Поступательное движение твердого тела. Вращательное движение. Угловая скорость и угловое ускорение тела. Закон движения плоской фигуры.
Лекция 8 Скорость и ускорение точки плоской фигуры. Мгновенный центр скоростей. Распределение скоростей в плоской фигуре. Мгновенный центр ускорений. Распределение ускорений в плоской фигуре. Скорость и ускорение точки свободного тела.
Лекция 9 Абсолютное, относительное и переносное движение точки. Связь абсолютной и относительной производных. Теорема о сложении скоростей. Теорема о сложении ускорений.
Лекция 10 Теорема о сложении угловых скоростей твердого тела. Сложение вращений тела вокруг парралельных осей. Пара вращений. Дифференциальный и планетарный механизмы. Метод Виллиса. Сферическое движение тела. Углы Эйлера. Угловая скорость и угловое ускорение тела. Скорость и ускорение точки тела.

Динамика точки
Лекция 11 Дифференциальные уравнения движения точки. Прямая и обратная задачи динамики точки. Лекция 12Основное уравнение динамики относительного движения точки. Невыполнение принципа Галилея. Условие относительного покоя. Условия инерцальности подвижной системы. Принцип относительности Галилея. Некоторые доказательства неинерциальности геоцентрической системы.

Электронные задачи

Статика в постранстве.
Кинематика относительного движения точки

Примеры решений

Контрольная 1
Контрольная 2
Контрольная 3
Расчетные задания 1 и 2

Методические заметки

Первое занятие
Распределеный экзамен
Модульная система




Уважаемые студенты,

Вы изучаете Механику, чтобы уметь создавать такие замечательные машины

Сайт призван помочь вам в освоении предмета. Здесь размещены планы работы, правила распределенного экзамена, конспекты лекций, примеры решения контрольных и расчетных заданий.

При традиционной системе контроля знаний интенсивность работы студента в течение семестра крайне неравномерна. Она низка в начале семестра, и резко возрастает к экзаменационной сессии. При этом большая часть материала усваивается непосредственно перед экзаменом. Очевидно, что задача выравнивания интенсивности работы студента и снятие стрессовой ситуации на сессии является актуальной для поднятия эффективности обучения. Предлагается система распределенного экзамена, направленная на выполнение данной задачи. В основу системы положены следующие принципы:

1.  Максимальная прозрачность и однородность требований к студенту.
2.  Максимальное взаимодействие со студентом в процессе обучения и исправления неудачно выполненных работ.
3.  Минимальный контакт со студентом при первой попытке выполнения контрольной и теста.
4.  Максимальное сопротивление плагиату и его наказание
5.  Многовариантность всех заданий равной сложности.
6.  Ограничение времени выполнения заданий.
7.  Проверка и обсуждение повторных работ со студентом.
8.  Десятибалльная система оценок (2; 2,7; 3; 3,4; 3,7; 4; 4,4; 4,7; 5; 5,4).
9.  Возможность исправления оценок за работы до и на экзамене.
10. Возможность углубленного изучения курса на семинаре.
11. Учет всех оценок с весом в экзаменационной оценке.
      Иначе говоря, экзамен начинается с первого дня занятий. Надеюсь, что равномерная нагрузка поможет вам успешно сдать экзамен.


Уважаемые коллеги,

Курс механики для технических факультетов, где учится большинство наших студентов, постоянно изменяется с целью достижения современного, компактного и логически замкнутого изложения. При этом возникает ряд методических проблем. Требует унификации терминология, должно совершенствоваться изложение таких вопросов, как меры взаимодействия, избыточные связи, угловая скорость и меры инертности твердого тела, общие теоремы, и многих других. В последнее время заметна тенденция перехода от механики Ньютона к механике Эйлера. Этот вызов требует серьезного ответа.

Отсутствие современных учебников и изданных конспектов грозит превратить лекции в диктант. Студенты не успевают вникнуть в суть материала, им трудно готовиться к экзамену в случаях пропуска лекций по болезни, плохого подчерка или отсутствия самой возможности писать. Студент должен иметь возможность не писать, а слушать лекции, имея перед глазами конспект.

Печатные конспекты устаревают, не успев выйти, неизбежные ошибки в них неисправимы. Конспекты, опубликованные в Интернете, решают проблему. Они позволяют лектору уделить больше времени трудным местам курса и приложениям, оставив студентам некоторые технические доказательства для самостоятельной работы.

То, чему и как мы учим студентов, должно быть открыто для вопросов, обмена опытом и, страшно подумать, критики коллег.

Здесь мною представлены лекции и электронные задачи для Мех-Маш факультета, которые я публикую уже 10 лет. Все эти годы я жду опубликованных лекций коллег. Дискуссия принесет пользу всем нам, а главное тем, для кого мы работаем - студентам.

       Буду рад ответить, если вы напишите мне

       Алексей Костарев

Осень

План занятий

Лекции
Zip

Динамика системы.
Лекция 1 Материальная система. Центр масс и центр тяжести. Классификация сил. Дифференциальные уравнения движения системы. Теорема об изменении количества движения. Теорема о движении центра масс системы.
Лекция 2 Кинетический момент точки и системы относительно центра и оси. Кинетический момент системы в сложном движении. Теорема об изменении кинетического момента системы.
Лекция 3 Вращение тела вокруг главной или центральной оси. Преобразование матрицы инерции при переносе системы координат из центра инерции. Формула Штейнера-Гюйгенса.
Лекция 4 Общие уравнения движения твердого тела. Динамическая эквивалентность систем сил. Уравнения поступательного движения тела. Уравнения вращательного движения тела. Уравновешенность вращающегося тела. Уравнения плоского движения тела. Сопротивление движению колеса.
Лекция 5 Теорема об изменении кинетической энергии точки и системы. Элементарная работа и мощность силы. Теорема Кенига. Кинетическая энергия твердого тела. Мощность силы, приложенной к твердому телу.
Лекция 6 Конечная работа силы. Классификация связей.
Механика Лагранжа
Лекция 7 Обобщенные координаты. Число степеней свободы системы. Возможная, действительная и виртуальная скорость точки системы. Идеальные связи. Обобщенные силы и реакции. Идеальные связи. Статический принцип возможных скоростей.
Лекция 8 Тождества Лагранжа. Уравнение Лагранжа второго рода.
Лекция 9 Определение и свойства потенциального силового поля.Вычисление потенциальной энергии. Закон сохранения полной механической энергии. Обобщенные силы. Статический принцип возможных перемещений для консервативной системы.Уравнение Лагранжа для консервативных систем. Циклические координаты и интегралы.
Введение в теории колебаний
Лекция 10 Определение положения равновесия системы. Устойчивость положения равновесия по Ляпунову. Линейные и нелинейные системы. Линеаризация. Теорема Лагранжа - Дирихле. Критерий Сильвестра.
Лекция 11 Свободные колебания с одной степенью свободы без сопротивления. Диссипативная функция Релея сил вязкого сопротивления. Её связь с полной механической энергией. Влияние сил вязкого сопротивления на движение системы.
Лекция 12 Вынужденные колебания без сопротивления. Биения и резонанс при отсутствии сопротивления. Зависимости коэффициента динамичности и сдвига фазы.
Лекция 13 Вынужденные колебания с вязким сопротивлением. Закон движения. Зависимости коэффициента динамичности и сдвига фазы.
Лекция 14 Квадратичная форма потенциальной энергии системы с 2мя степенями свободы. Условие устойчивости положения равновесия. Квадратичная форма кинетической энергии. Дифференциальные уравнения движения системы. Главные колебания.
Лекция 15 Вынужденные колебания без сопротивления системы с двумя степенями свободы. Динамический гаситель колебаний.

Примеры решений

Контрольная 1
Контрольная 2
Контрольная 3
Сквозное расчетное задание

Методические заметки

Полная система уравнений
Сопротивление движению колеса
Режимы движения колеса

Дискуссия

Свободная сила
Архимед
Несостоятельность Ньютона
Недоразумение
Найдите ошибку