2020-07-01
1091
ФИЛИАЛ ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
"НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МЭИ»
В г. Смоленске
Д.Ю. КОНОПЛЕВ, Т.В. ШИРОКИХ
ФИЗИКА.
ЗАДАНИЯ
НА РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКУЮ РАБОТУ
Для студентов-заочников инженерно-технических специальностей вуза
Смоленск
2018
УДК 53(076)
А-20
Утверждено методическим Советом филиала ФГБОУ ВО “НИУ «МЭИ” в г. Смоленске
в качестве методической разработки
для студентов- заочников инженерно-технических специальностей
филиала ФГБОУ ВО “НИУ «МЭИ” в г. Смоленске
Подготовлено на кафедре физики филиала ФГБОУ ВО “НИУ «МЭИ” в г. Смоленске
Рецензент
Зав. кафедрой высшей математики
филиала ФГБОУ ВО “НИУ «МЭИ” в г. Смоленске д.т.н, профессор В.Н.Денисов
Физика. Задания на расчетно-графическую работу для студентов-заочников инженерно-технических специальностей вуза Методическая разработка. Смоленск: филиал ФГБОУ ВО “НИУ «МЭИ” в г. Смоленске, 2018. – 20 с.
|
|
|
Пособие содержит задания для выполнения РГР по физике студентами-заочниками 1-го и 2-го курса инженерно-технических направлений подготовки вуза. Содержание заданий полностью соответствует тематическому плану курса.
ã Филиал ФГБОУВО «НИУ «МЭИ» в г. Смоленске, 2018 г.
ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Основной формой обучения студента-заочника является самостоятельная работа над учебным материалом. Для облегчения этой работы кафедрой физики вуза организованы чтение лекций, практические занятия и лабораторные работы. Поэтому процесс изучения физики состоит из следующих этапов:
1) проработка установочных и обзорных лекций;
2) самостоятельная работа над учебниками и учебными пособиями;
3) выполнение контрольных работ;
4) выполнение расчетно-графических работ (РГР);
5) лабораторный практикум;
6) зачеты и экзамены.
РГР позволяют закрепить теоретический материал курса. В процессе изучения физики студент должен выполнить две РГР. В данное пособие включены РГР, которые студенты выполняют на 1 и 2 курсах.
При выполнении РГР необходимо соблюдать следующие правила:
1) указывать на титульном листе тему РГР, наименование дисциплины, фамилию и инициалы студента, шифр (см. приложение);
2) работу следует выполнять аккуратно, оставляя поля для замечаний рецензента;
3) задание переписывать полностью, а заданные физические величины выписать отдельно, при этом все числовые величины должны быть переведены в систему единиц СИ;
4) решение и используемые формулы должны сопровождаться пояснениями;
|
|
|
5) в пояснениях необходимо указывать те основные законы и формулы, на которых базируется решение данной задачи;
6) задачу рекомендуется решить сначала в общем виде, т. е. только в буквенных обозначениях, поясняя применяемые при написании формул буквенные обозначения;
7) вычисления следует проводить с помощью подстановки заданных числовых величин в расчетную формулу. Все необходимые числовые значения величин должны быть выражены в СИ;
8) проверить единицы полученных величин по расчетной формуле и тем самым подтвердить ее правильность;
9) при вычислениях, по возможности, использовать инженерный микрокалькулятор, точность расчета определять числом значащих цифр исходных данных;
10) в РГР следует указывать учебники и учебные пособия, которые использовались при решении задач;
11) оформлять работу следует на белых листах формата А4 с одной стороны.
Работы, оформленные без соблюдения указанных правил, а также работы, выполненные не по своему варианту, не засчитывают.
При отправлении работы на повторное рецензирование обязательно представлять работу с первой рецензией.
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Основная
1. Трофимова Т.И. Курс физики,- М.: Высш. шк., 2008.
2. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики.- М.: Высш. шк., 2001.
Дополнительная
1. Новодворская Е.М., Дмитриев Э.М. Методика проведений упражнений по физике во втузе. – М.: Высш. шк., 1981.
2. Фирганг Е.Р. Руководство к решению задач по курсу общей физики.- СПб.: Изд.»Лань», 2009.
3. Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике.- М.: Высш. шк., 1997
4. Селищев Г.В., Широких Т.В. ФИЗИКА ч. 1. Конспект лекций для студентов-заочников инженерно-технических специальностей вуза. Смоленск: РИО филиала МЭИ в г. Смоленске, 2013. – 64 с.
5. Селищев Г.В., Широких Т.В., Найденов В.А. ФИЗИКА ч. 2. Конспект лекций для студентов-заочников инженерно-технических специальностей вуза. Смоленск: РИО филиала МЭИ в г. Смоленске, 2014. – 60 с.
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА ПО ФИЗИКЕ № 1
«КИНЕМАТИКА, ДИНАМИКА И ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ»
ОСНОВНЫЕ ФОРМУЛЫ
| Скорость мгновенная Где r- радиус-вектор материальной точки; t- время; s- расстояние вдоль траектории движения; t - единичный вектор, касательный к траектории. | v 
|
| Ускорение: мгновенное тангенциальное нормальное полное где R- радиус кривизны траектории; n – единичный вектор главной нормали. | а = 
а t= 
а n= 
а = а t+ а n; а = 
|
| Скорость угловая где j - угловое перемещение. | 
|
| Ускорение угловое Связь между линейными и угловыми величинами | 
S=j R; v =w R;
а t=eR; а n =w2 R
|
| Импульс материальной точки где m- масса материальной точки | p= m v |
| Основное уравнение динамики материальной точки (второй закон Ньютона) | F=  =ma
|
| Закон сохранения импульса для изолированной системы | 
|
| Радиус-вектор центра масс | rс=  
|
| Скорости частиц после столкновения: упругого центрального неупругого где v 1 и v 2 – скорости частиц до столкновения; m1 и m2– массы частиц. | u1= - v 1 +2 
u 2= - v 2 +2 
u 1= u 2 = 
|
| Сила сухого трения где f – коэффициент трения; Fn – сила нормального давления. | F тр= f F n |
| Сила упругости где k – коэффициент упругости (жест- кость); D l - деформация | F уп= k D l |
| Сила гравитационного взаимодействия где m 1 и m 2– массы частиц; G - гравитационная постоянная; r – расстояние между частицами | F тр= G 
|
| Работа силы | А= 
|
| Мощность | N =  = F v
|
| Потенциальная энергия: упругодеформированного тела гравитационного взаимодействия двух частиц тела в однородном гравитационном поле где g - напряженность гравитационного поля (ускорение свободного падения); h - расстояние от нулевого уровня. | П=  ;
П=  ;
П= mg h,
|
| Кинетическая энергия материальной точки | Т = 
|
| Закон сохранения механической энергии | E = T +П= const |
| Момент инерции материальной точки где r - расстояние до оси вращения. | J = m r 2, |
| Моменты инерции тел массой m относительно оси, проходящей через центр масс: тонкостенного цилиндра (кольца) радиуса R, если ось вращения совпадает с осью цилиндра сплошного цилиндра (диска) радиуса R, если ось вращения совпадает с осью цилиндра шара радиуса R тонкого стержня длиной l, если ось вращения перпендикулярна стержню |
J 0 = m R 2,
J 0=  mR 2;
J 0 =  m R 2;
J 0=  m l 2.
|
| Момент инерции тела массой m относительно произвольной оси (теорема Штейнера) где J 0- момент инерции относительно параллельной оси, d – расстояние между осями. | J = J 0 +m d 2, |
| Момент силы где r - радиус-вектор точки приложения силы | М = r ´ F, |
| Момент импульса | L = J w. |
| Основное уравнение динамики вращательного движения | М =  .
|
| Закон сохранения момента импульса для изолированной системы |  = const.
|
| Работа при вращательном движении | А = 
|
| Кинетическая энергия вращающегося тела | T = 
|
ЗАДАНИЕ НА РГР № 1
|
|
|
Система, показанная на рисунках 1.1-1.5, состоит из следующих элементов. Грузы массами m 1 и m 2 движутся поступательно. К грузам прикреплены невесомые нерастяжимые нити, перекинутые или намотанные на блоки массами m 3 и m 4, которые могут без трения вращаться вокруг горизонтальных осей. Блок массой m 3 – сплошной цилиндр, а блок массой m 4 – ступенчатый цилиндр с радиусами ступеней r 4 и R 4 и одинаковой высотой (рисунок 1.6). При движении по блокам нити не проскальзывают, участки нитей для тел на наклонных плоскостях параллельны этим плоскостям, коэффициент трения тел о любую плоскость равен μ. Система начинает движение из состояния покоя. Считая, что все нити и участки плоскостей имеют достаточную длину, выполнить следующие задания:
1. Найти ускорения грузов массами m 1 и m 2 и угловые ускорения блоков ε3, ε4. Принять r 3= r 4.
2. Найти силы натяжения всех нитей.
3. Используя кинематические формулы, найти скорости грузов, угловые скорости блоков и пути, пройденные грузами спустя время τ после начала движения.
|
|
|
4. Используя закон изменения механической энергии, найти скорости грузов и угловые скорости блоков в тот момент, когда пути, пройденные грузами, составят значения, найдены в п. 3.
Численные значения и номер рисунка выбрать из таблицы 1. Вариант задания определяется в соответствии с шифром по двум последним цифрам номера зачетки.
Таблица 1
| № вар | По последней цифре шифра | По предпоследней цифре шифра | ||||||||
| № рис. | m1, кг | m 2, кг | m 3, кг | m 4, кг | α, град. | μ | r4, м | R4, м | τ, с | |
| 0 | 1 | 4,0 | 0,50 | 0,5 | 3,0 | 30º | 0,05 | 0,15 | 0,40 | 0,20 |
| 1 | 2 | 2,5 | 0,25 | 2,0 | 2,8 | 45º | 0,10 | 0,20 | 0,50 | 0,30 |
| 2 | 3 | 1,0 | 0,10 | 1,5 | 2,9 | 60º | 0,15 | 0,30 | 0,70 | 0,40 |
| 3 | 4 | 3,5 | 0,40 | 2,5 | 2,5 | 45º | 0,25 | 0,35 | 0,80 | 0,50 |
| 4 | 5 | 5,0 | 0,60 | 3,0 | 4,2 | 30º | 0,35 | 0,40 | 0,90 | 0,60 |
| 5 | 1 | 6,0 | 0,75 | 3,5 | 3,2 | 60º | 0,45 | 0,45 | 1,05 | 0,65 |
| 6 | 2 | 7,0 | 0,80 | 5,5 | 3,4 | 30º | 0,40 | 0,55 | 1,25 | 0,55 |
| 7 | 3 | 8,0 | 1,0 | 4,0 | 3,6 | 60º | 0,50 | 0,25 | 0,50 | 0,45 |
| 8 | 4 | 12,0 | 1,5 | 4,5 | 3,8 | 45º | 0,30 | 0,50 | 0,90 | 0,35 |
| 9 | 5 | 16,0 | 2,0 | 6,0 | 4,0 | 30º | 0,20 | 0,55 | 1,0 | 0,25 |
рис. 1.1
рис. 1.2
рис. 1.3
рис. 1.4
рис. 1.5
рис. 1.6
ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ
