Электронный учебно-методический комплекс «Теоретическая механика» представляет собой совокупность учебных, практических и контрольных материалов для обеспечения направлений подготовки бакалавров: 011800.62 – Радиофизика. Может быть использован для подготовки бакалавров по направлениям 221400.62 – Управление качеством; 222000.62 – Инноватика.

Он направлен на овладение общекультурными (ОК) и профессиональными (ПК) компетенциями ФГОС ВПО: ОК-4, ОК-11, ОК-12, ПК-1, ПК-2 (Радиофизика), ОК-7, ПК-12 (Инноватика), ОК-11, ПК-4 (Управление качеством).

Дисциплина «Теоретическая механика» является составной частью фундаментального блока дисциплин «Теоретическая физика», который изучается студентами физических специальностей университетов. Цель дисциплины: дать будущим инженерам-физикам представление об основных принципах механики и наиболее важных практических приложениях. Кроме собственной познавательной ценности как науки об общих принципах и законах движения, эта дисциплина является базой для других разделов теоретической физики («Квантовая механика», «Электродинамика», «Термодинамика и статистическая физика»).

Для более эффективного освоения материала студенты должны знать основы механики (в объеме школьного курса физики), основы термодинамики, теорию дифференциальных уравнений, тензорный и векторный анализ.

Структура ЭУМК:

I. Учебная компонента – лекционный курс, рассчитанный на 32 часа, состоящий из двух разделов: основы механики систем материальных точек и основы механики сплошной среды, которые подразделяются на 8 глав:

1. Основные понятия и постулаты механики.

2. Механика систем материальных точек.

3. Аналитическая механика систем материальных точек.

4. Малые колебания систем материальных точек.

5. Основные понятия и постулаты механики сплошной среды.

6. Основные уравнения динамики жидкости.

7. Идеальная жидкость.

8. Вязкая жидкость.

Отмечается, что кроме известной студентам ньютоновой векторной механики, существует аналитическая вариационная механика, которая более удобна для описания движения систем со связями. Но, чтобы подчеркнуть взаимосвязь различных форм описания механики, прежде чем перейти к лагранжеву и гамильтонову формализму, рассматриваются основные теоремы динамики систем материальных точек в декартовой системе отсчета и их связи со свойствами пространства и времени. Затем происходит переход к пространству обобщенных координат, понятию «виртуальное перемещение» и вариационным принципам механики, причем последние даются как теоремы, доказательства которых проводятся на основе принципов Ньютона.

Основной объем материала первой части посвящен изучению методов Лагранжа, Гамильтона, Гамильтона-Якоби и их практическому приложению к конкретным задачам механики, в частности, к рассмотрению колебаний в электрических цепях, что затем закрепляется на практических занятиях.

Во второй части на основе эйлерова и лагранжева походов к описанию движения сплошной среды дается вывод основных уравнений динамики жидкости – как в дивергентной, так и в недивергентной форме и анализируется несколько моделей сплошной среды: идеальная жидкость, вязкая ньютоновская жидкость. Также рассматриваются проблемы турбулентного движения.

II. Практическая компонента – сборник задач, рассчитанный на 10 практических занятий по разделам:

1. Решение задач на движение СМТ с использованием общего уравнения динамики.
2. Решение задач на движение СМТ с использованием уравнений Лагранжа 2-го рода.
3. Решение задач на движение СМТ с использованием канонических уравнений Гамильтона.

III. Контрольная компонента – электронный экзамен по теоретической и практической части курса на основе базы из 100 тестовых вопросов.

Отличительная особенность этого учебно-методического комплекса – рассмотрение на основе единой методологической базе основ механики систем материальных точек и механики сплошной среды.

 

Об авторе

Миньков Сергей Леонидович – заведующий кафедрой информационного обеспечения инновационной деятельности факультета инновационных технологий Томского государственного университета, кандидат физико-математических наук, профессор Российской академии естествознания, член-корреспондент Международной академии информатизации. Автор проекта имеет опыт преподавания дисциплины «Теоретическая механика» (потоковые лекции и практические занятия) на радиофизическом факультете Томского государственного университета с 1991 г.

 

Сведения о разработчиках

Корректура – Зелева Татьяна Владимировна, ведущий редактор издательства ТГУ.

Программирование – Якупов Дамир Флюрович, программист, специалист по разработке электронных образовательных ресурсов ИДО ТГУ.

Методическое сопровождение – Седлер Анна Анатольевна, специалист по учебно-методической работе ИДО ТГУ.