Дисциплина «Теоретическая механика» ориентирована на изучение студентами теоретических основ
теоретической механики (статики, кинематики и динамики).
Она включает рассмотрение теоретических основ теоретической механики, статики, кинематики и динамики,
а также непосредственно теоретических основ сопротивления материалов и деталей машин.
Дисциплина имеет практическую направленность на формирование умений
рассчитывать момент физической силы относительно оси вращения,
центр тяжести плоских и объемных геометрических фигур,
направление и номинальное значение скорости переносного, относительного
и абсолютного движения материальной точки, физическую силу инерции,
а также величины её компонентов, продольную физическую силу и нормальное механическое напряжение,
крутящий механический момент вращения, жесткость и прочность,
осевой, центробежный и полярный механический момент инерции,
механическую конструкцию на прочность и жесткость при изгибе,
брус с круглым поперечным сечением на изгиб скручиванием,
механическую конструкцию на усталость при одноосном и упрощенном механическом напряженном состоянии
и при чистом механическом сдвиге,
критическую физическую силу для сжатого бруса большой гибкости,
а также параметры ременной механической передачи и проверочные и проектировочные параметры механического вала.
Рабочая программа дисциплины «Теоретическая механика» разработана
согласно действующим образовательным стандартам и обеспечивает подготовку дипломированных специалистов
по направлениям 651900 – «Автоматизация и управление» и 654700 – «Информационные системы»
по специальностям 210100 – «Управление и информатика в технических системах»
и 071900 – «Информационные системы и технологии».
Дисциплина «Теоретическая механика» является фундаментом для изучения последующих дисциплин:
«Машиностроение», «Сопротивление материалов» и «Автоматизация технологических процессов и производств».
Цели и задачи дисциплины:
1. Изучение зарождения и развития классической теоретической механики.
2. Изучение теоретических основ теоретической механики.
3. Изучение теоретических основ и особенностей статики.
4. Изучение теоретических основ и особенностей кинематики.
5. Изучение теоретических основ и особенностей динамики.
6. Изучение теоретических основ и особенностей сопротивления материалов.
7. Изучение теоретических основ и особенностей деталей машин.
Согласно требованиям к уровню освоения дисциплины студенты должны:
1. Знать генезис и тенденции развития классической теоретической механики.
2. Уметь использовать теоретические основы теоретической механики.
3. Уметь пользоваться теоретическими основами классической статики.
4. Иметь представление о теоретических основах классической кинематики.
5. Знать особенности теоретических основ классической динамики.
6. Знать теоретическое основы и особенности сопротивления материалов.
7. Иметь представление о теоретических основах и особенностях деталей машин.
Содержание рабочей программы дисциплины «Теоретическая механика»
Перечень разделов и тем дисциплины
Раздел 1. «Теоретические основы теоретической механики».
Тема 1. «Краткая историческая справка развития теоретической механики».
Теоретическая механика: понятие и место среди естественных и технических наук.
Генезис и основные исторические этапы развития (теоретической) механики.
Раздел 2. «Теоретические основы статики».
Тема 2. «Основные понятия и аксиомы статики».
Статика: понятие и предмет.
Основные понятия статики: абсолютно твердое тело, физическая сила, эквивалентная система сил,
равнодействующая сила, уравновешенная система сил, внешняя сила и внутренняя сила.
Основные аксиомы статики: понятие, назначение и классификация.
Связь: понятие, назначение и классификация. Реакция связи: понятие и назначение.
Тема 3. «Плоская система сходящихся физических сил».
Способы сложения физических сил: понятие, назначение и классификация
(геометрический и аналитический способы сложения физических сил).
Сходящаяся физическая сила: понятие и назначение.
Равнодействующая физическая сила сходящихся сил: понятие и назначение.
Геометрическое условие равновесия системы сходящихся физических сил.
Аналитические (математические) условия (геометрического) равновесия
плоской и пространственной системы физических сил.
Тема 4. «Плоская система механических пар физических сил».
Момент физической силы относительно точки приложения (центра тяжести).
Механическая пара физических сил: понятие и назначение.
Момент механической пары физических сил как векторная величина.
Теорема о сумме (суперпозиции) механических моментов физических сил,
образующих механическую пару, относительно любого центра тяжести.
Теорема об эквивалентности механических пар: понятие и назначение.
Сложение механических пар, произвольно расположенных в пространстве координат.
Условие равновесия системы механических пар физических сил.
Тема 5. «Произвольная плоская система физических сил».
Аналитическая (математическая) величина момента физической силы.
Вычисление главного вектора и момента плоской системы физических сил.
Аналитические (математические) условия плоской системы физических сил:
понятие, назначение и классификация (виды) условий равновесия.
Аналитические условия равновесия плоской системы параллельных физических сил.
Сосредоточенная и распределенная физические силы: понятие и назначение.
Физические силы, равномерно распределенные по прямой и их равнодействующая.
Тема 6. «Пространственная система физических сил».
Момент физической силы относительно оси вращения.
Зависимость между моментами физической силы относительно центра тяжести и оси вращения,
проходящей через заданный центр тяжести.
Аналитические (математические) формулы для обеспечения вычисления
моментов физической силы относительно трех осей в заданной системе координат.
Частные случаи приведения пространственной системы физических сил.
Тема 7. «Центр тяжести физических (механических) тел».
Центр тяжести параллельных физических сил: понятие и назначение.
Аналитические (математические) формулы для определения координат центра тяжести
параллельных физических сил различных механических тел.
Центр тяжести твердого механического тела: понятие и назначение.
Особенности координат центров тяжести однородных механических тел
(расчет центра тяжести объема, площади, линии и точки).
Особенности расчета центр тяжести простых геометрических фигур
(расчет центра тяжести дуги окружности, треугольника и сектора круга).
Раздел 3. «Теоретические основы кинематики».
Тема 8. «Основные понятия классической кинематики».
Кинематика: понятие и предмет. Пространство и время в теоретической механике.
Относительность механического движения: понятие и назначение.
Точка отсчета в системе координат: понятие и назначение.
Система координат: понятие, назначение и классификация (виды).
Основные определения и задачи кинематики: понятие, назначение и классификация.
Тема 9. «Основные виды движения физических (механических) тел».
Поступательное механическое движение твердого физического (механического) тела:
понятие, назначение и основные свойства.
Вращательное механическое движение твердого физического (механического) тела вокруг неподвижной оси:
понятие, назначение и свойства.
Аналитическое (математическое) уравнение вращательного механического движения.
Средняя угловая скорость в данный момент времени: понятие и назначение.
Частота механического вращения: понятие и назначение.
Угловая скорость механического вращения: понятие и единицы измерения.
Линейная скорость (ускорение) материальных точек при вращении механического тела.
Тема 10. «Сложное движения материальной точки».
Движение материальной точки: понятие, назначение и классификация
(переносное, относительное и абсолютное движение материальной точки).
Теорема о сложении скоростей при сложном движении: понятие и назначение.
Тема 11. «Сложное движения физического (механического) тела».
Плоскопараллельное движение физического (механического) тела: понятие и назначение.
Разложение плоскопараллельного движения: понятие и назначение.
Основные способы определения мгновенного центра скоростей при движении.
Раздел 4. «Теоретические основы динамики».
Тема 12. «Основные понятия классической динамики».
Динамика: понятие, предмет и основные задачи динамики.
Принцип инерции (первая аксиома динамики): понятие и назначение.
Основной закон динамики материальной точки (вторая аксиома динамики).
Физическая масса материальной точки: понятие и назначение.
Зависимость между физической массой и силой тяжести в динамике.
Закон независимости действия физических сил (третья аксиома динамики).
Закон равенства действия и противодействия (четвертая аксиома динамики).
Тема 13. «Особенности метода кинетической статики».
Свободная и несвободная материальная точка: понятие и назначение.
Физическая сила инерции: понятие и назначение.
Физическая сила инерции при прямолинейном движении материальной точки.
Физическая сила инерции при криволинейном движении материальной точки.
Математический принцип Д’Аламбера Ж.Л.: понятие и назначение.
Физический метод кинетической статики: понятие и назначение.
Раздел 5. «Теоретические основы сопротивления материалов».
Тема 14. «Основные теоретические положения сопротивления материалов».
Сопротивление материалов: понятие, назначение и классификация
(особенности расчетов прочности, жесткости и устойчивости).
Физическая нагрузка: понятие, назначение и классификация.
Основные гипотезы и допущения о физических свойствах деформируемого тела.
Физическая деформация: понятие, назначение, характеристики и классификация.
Принцип независимости действия физических сил: понятие и назначение.
Метод сечений: понятие, назначение и особенности применения.
Применение метода сечений для определения внутренних силовых факторов,
возникающих в поперечных сечениях деревянного или металлического бруса.
Физическое напряжение: понятие, назначение и классификация (виды)
(полное напряжение, нормальное напряжение и касательное напряжение).
Тема 15. «Расчет механических соединений на срез и смятие».
Физический (механический) срез: понятие, классификация,
основные предпосылки и математические формулы для расчета среза.
Физическое (механическое) смятие: понятие, условия и математические формулы.
Математические расчеты на срез и смятие соединений с заклепками и болтами.
Тема 16. «Геометрические характеристики плоских сечений».
Физический (механический) момент инерции: понятие, назначение и классификация
(осевой момент инерции, центробежный момент инерции и полярный момент инерции).
Главная геометрическая ось вращения и главный физический момент инерции.
Осевой момент инерции простейших сечений: понятие, назначение и виды
(осевой момент инерции прямоугольника, круга и кольца).
Тема 17. «Теоретические основы физического (механического) изгиба».
Физический (механический) изгиб: понятие, назначение и классификация.
Классификация (виды) изгиба: прямой изгиб (чистый и поперечный).
Внутренний силовой фактор прямого изгиба (поперечная сила и изгибающий момент).
Дифференциальные зависимости между изгибающим моментом,
поперечной физической силой и интенсивностью распределенной нагрузки.
Построение диаграмм поперечных физических сил и изгибающих моментов.
Нормальное физическое (механическое) напряжение,
возникающее в поперечном сечении деревянного и металлического бруса при чистом изгибе.
Тема 18. «Теоретические основы физического (механического) растяжения и изгиба бруса».
Расчет бруса с большой жесткостью при совместном изгибе и растяжении (сжатии).
Определение нормального физического напряжения в поперечных сечениях,
нахождение опасных точек и расчет прочности конструкции.
Тема 19. «Теоретические основы физического (механического) сопротивление усталости».
Физическое (механическое) усталостное разрушение: понятие, виды и причины.
Физический (механический) предел выносливости: понятие и назначение.
Связь физического (механического) предела выносливости
с характеристиками статической прочности от вида нагрузки бруса.
Зависимость физического (механического) предела выносливости от асимметрии.
Местное физическое напряжение и его влияние на предел выносливости.
Тема 20. «Основы физической (механической) устойчивости сжатого стержня».
Устойчивая и неустойчивая формы упругого равновесия: понятие и назначение.
Критическая физическая сила: понятие, назначение и применение.
Критическая и допустимая физические нагрузки: понятие, особенности и связь.
Предельная гибкость: понятие и назначение. Расчет устойчивости сжатого стержня.
Раздел 6. «Теоретические основы деталей машин».
Тема 21. «Основные положения теории деталей машин».
Теория деталей машин: генезис, основные понятия и назначение.
Современные тенденции в непрерывном развитии машиностроения.
Основные требования к современным машинам и их деталям.
Основные критерии работоспособности и расчета деталей машин.
Особенности выбора различных материалов для разных деталей машин.
Особенности выполнения проектного и проверочного расчетов деталей машин.
Тема 22. «Общие сведения о физической (механической) передаче».
Вращательное движение: понятие, назначение и роль в механизмах и машинах.
Физическая (механическая) передача в машинах: понятие, назначение и классификация.
Основные силовые и кинематические соотношения в механической передаче.
Тема 23. «Общие сведения о плоских механизмах и машинах».
Шарнирный четырехзвенный механизм: понятие и назначение.
Кривошипно-ползунный и кулисный механизмы: понятие и назначение.
Кулачковый механизм и машина: понятие и назначение.
Механизм прерывистого движения: понятие и назначение.
Тема 24. «Общие сведения о фрикционной механической передаче».
Фрикционная механическая передача: понятие, назначение, классификация,
достоинства, недостатки и особенности применения в механизмах и системах.
Коэффициент полезного действия фрикционной механической передачи.
Виды разрушения рабочей поверхности фрикционного механического катка.
Характеристики фрикционной механической передачи: передаточное число и вариаторы.
Тема 25. «Общие сведения о зубчатой механической передаче».
Зубчатая механическая передача: понятие, назначение, классификация,
достоинства, недостатки, особенности применения в механизмах и системах.
Основные теории зубчатого зацепления. Особенности изготовлении зубчатого колеса.
Особенности материалов и структуры зубчатых механических колес.
Повреждение механического зуба: понятие, особенности и классификация.
Основные критерии работоспособности зубчатой механической передачи.
Основные геометрические соотношения зубчатой механической передачи.
Тема 26. «Общие сведения о механической передаче "винт-гайка"».
Механическая передача «винт-гайка»: понятие, классификация, назначение
и особенности применения (практического использования).
Коэффициент полезного действия и передаточное число механической передачи «винт-гайка».
Разрешение механической передачи «винт-гайка»: понятие, назначение и классификация,
а также материалы изготовления механической винтовой пары.
Особенности и последовательность расчета параметров механической передачи «винт-гайка».
Допустимое напряжение механической передачи «винт-гайка»: понятие и расчет.
Тема 27. «Общие сведения о червячной механической передаче».
Червячная механическая передача: понятие, назначение, классификация,
достоинства, недостатки и область применения (практического использования),
а также материалы изготовления механического червяка и червячного колеса.
Червячная механическая передача с «Архимедовым червяком»:
понятие, назначение, применение, основные геометрические и кинематические соотношения.
Червячная механическая передача со смещением: понятие и назначение.
Основные элементы структуры червячной механической передачи (со смещением).
Особенности расчета червячной механической передачи и силы в зацеплении.
Тема 28. «Общие сведения о ременной механической передаче».
Ременная механическая передача: понятие, назначение, принцип функционирования,
структура, достоинства, недостатки и применение (практическое использование).
Основные элементы структуры ременной механической передачи:
механические приводные ремни, механические шкивы и натяжные устройства.
Сравнительная характеристика параметров ременной механической передачи
с механическим плоским, клиновым и поли-клиновым ремнем.
Физические силы и механические напряжения в структуре механического ремня.
Физические силы, действующие на механические валы и подшипники.
Особенности скольжения механического ремня на механических шкивах,
а также передаточное число и коэффициент полезного действия конструкции.
Тема 29. «Общие сведения о цепной механической передаче».
Цепная механическая передача: понятие, назначение, принцип функционирования,
структура, достоинства, недостатки и применение (практическое использование).
Основные элементы и детали структуры цепной механической передачи:
механическая приводная цепь, механическая звездочка и натяжное устройство.
Основные геометрические соотношения в цепной механической передаче,
а также физические силы, действующие в цепной механической передаче.
Тема 30. «Общие сведения о механическом редукторе и вариаторе».
Механический редуктор: понятие, назначение, принцип функционирования,
особенности применения и способы фиксации механических валов в редукторах.
Механический вариатор: понятие, назначение и принцип функционирования.
Тема 31. «Общие сведения о механической оси, вале и соединении».
Механическая ось: понятие, назначение, структура и материалы изготовления.
Механический вал: понятие, назначение, структура и материалы изготовления.
Механическое соединение: понятие, назначение, структура и материалы изготовления.
Особенности расчета механического вала и оси на прочность и жесткость.
Основные организационные, конструктивные и технологические способы
повышения выносливости механического вала и механической оси.
Шпоночное механическое соединение: понятие, назначение и классификация.
Расчет механических соединений с призматическими и сегментными шпонками.
Тема 32. «Общие сведения о механическом подшипнике и муфте».
Механический подшипник скольжения: понятие, назначение,
структура, классификация и применение (практическое использование).
Механический подшипник качения: понятие, назначение,
структура, классификация и применение (практическое использование).
Сравнительная характеристика механических подшипников качения и скольжения.
Механическая муфта: понятие, назначение, структура,
классификация и применение (практическое использование),
а также особенности выбора и расчета.
Тема 33. «Общие сведения о резьбовом механическом соединении».
Резьбовое механическое соединение: понятие, назначение,
структура, классификация и применение (практическое использование).
Механическая резьба: понятие, назначение, структура, геометрические параметры,
классификация и применение (практическое использование).
Основные виды конструкции резьбового механического соединения,
а также его стандартные механические элементы и крепежные изделия.
Основные способы стопорения резьбовых механических соединений.
Тема 34. «Общие сведения о сварном, паяном и клеевом механическом соединения».
Сварное механическое соединение: понятие, назначение, классификация,
достоинства, недостатки и применение (практическое использование).
Механический сварной шов: понятие, назначение, классификация (виды),
достоинства, недостатки и применение (практическое использование).
Особенности расчета сварных механических соединений встык и внахлест
при осевом физическом нагружении соединяемых механических деталей.
Паянное механическое соединение: понятие, назначение, классификация,
достоинства, недостатки и применение (практическое использование).
Клеевое механическое соединение: понятие, назначение, классификация,
достоинства, недостатки и применение (практическое использование).
Перечень лабораторных работ
по дисциплине «Теоретическая механика»
1. Расчет момента физической силы относительно оси вращения.
2. Расчет центра тяжести плоских и объемных геометрических фигур.
3. Расчет направления и номинального значения скорости
переносного, относительного и абсолютного движения материальной точки.
4. Расчет физической силы инерции, а также величин её составляющих.
5. Расчет продольной физической силы и нормального механического напряжения.
6. Расчет крутящего механического момента вращения, жесткости и прочности.
7. Расчет осевого, центробежного и полярного механического момента инерции.
8. Расчет механической конструкции на прочность и жесткость при изгибе.
9. Расчет бруса с круглым поперечным сечением на изгиб скручиванием.
10. Расчет механической конструкции на усталость при одноосном и упрощенном
механическом напряженном состоянии и при чистом механическом сдвиге.
11. Расчет критической физической силы для сжатого бруса большой гибкости.
12. Расчет параметров ременной механической передачи.
13. Расчет проверочных и проектировочных параметров механического вала.
Перечень рекомендуемой литературы
Основные источники
1. Акимов, В.А. Теоретическая механика. Кинематика. Практикум: Учебное пособие /
В.А. Акимов, О.Н. Скляр, А.А. Федута;
Под общ. ред. проф. А.В. Чигарев. – М.: «ИНФРА-М», «Нов. Знание», 2017. – 635 c.
2. Андреев В.И. Техническая механика (для учащихся строительных ВУЗов и факультетов): Учебник /
В.И. Андреев, А.Г. Паушкин, А.Н. Леонтьев. – М.: “АСВ”, 2016. – 256 c.
3. Бутенин Н.В. Курс теоретической механики: Учебник. В 2х томах.
Том 1: Статика и кинематика. – 4е изд., испр. – М.: «Наука», 1985. – 240 с.
4. Бутенин Н.В. Курс теоретической механики: Учебник. В 2х томах.
Том 2: Динамика. – 3е изд., испр. – М.: «Наука», 1985. – 496 с.
5. Васько Н.Г. Теоретическая механика: Учебник /
Н.Г. Васько, В.А. Волосухин, А.Н. Кабельков. – Рн/Д: «Феникс», 2016. – 302 c.
6. Вереина Л.И. Техническая механика: Учебник для cред. проф. образования /
Л.И. Вереина, М.М. Краснов. – М.: «ИЦ "Академия"», 2016. – 352 c.
7. Олофинская В.П. Техническая механика: Курс лекций с вариантами практических и тестовых заданий:
Учебное пособие / В.П. Олофинская. – М.: «Форум», 2016. – 352 c.
8. Поляхов Н.Н. Теоретическая механика: Учебник для бакалавров /
Н.Н. Поляхов, С.А. Зегжда, М.П. Юшков; Под ред. П.Е. Товстика. – М.: «Юрайт», 2016. – 593 c.
9. Сафонова Г.Г. Техническая механика: Учебник /
Г.Г. Сафонова, Т.Ю. Артюховская, Д.А. Ермаков. – М.: «НИЦ "ИНФРА-М"», 2018. – 320 c.
10. Сетков В.И. Техническая механика для строительных специальностей:
Учебное пособие для студентов сред. проф. образования /
В.И. Сетков. – М.: «ИЦ "Академия"», 2017. – 400 c.
11. Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики: Учебник для ВТУЗов. –
12е изд. – М.: «Высшая школа», 2002. – 416 с.
Дополнительные источники
1. Атаров Н.М. Сопротивление материалов в примерах и задачах. –
М.: «Инфра-М», 2010. – 262 с.
2. Афанасьев В.Г. Теоретическая механика. Ч.1. Статика и кинематика /
Афанасьев В.Г., П.Ф. Сабодаш. – М.: «МГУП», 2011. – 158 с.
3. Афанасьев В.Г. Теоретическая механика: Часть 3. Динамика: Учебно-методическое пособие /
Афанасьев В.Г.. – М.: «МГУП», 2009. – 60 с.
4. Бать М.И. Теоретическая механика в примерах и задачах: Том 1: Статика и кинематика /
М.И. Бать, Г.Ю. Джанелидзе, А.С. Кельзон. – 8е изд., перераб. – М.: «Наука», 1984. – 504 с.
5. Бать М.И. Теоретическая механика в примерах и задачах:
Учебник для ВУЗов в 3х томах: Том 2. Динамика /
М.И. Бать, Г.Ю. Джанелидзе, А.С. Кельзон; под ред. Меркина Д.Р. –
7е изд., перераб. – Ленинград: «Изд-во "Наука"», 1985. – 560 с.
6. Варданян Г.С., Андреев В.И., Атаров Н.М., Горшков А.А.
Сопротивление материалов с основами теории упругости и пластичности. – М.: «Инфра-М», 2010. – 193 с.
7. Варданян Г.С., Атаров Н.М., Горшков А.А.
Сопротивление материалов с основами строительной техники. – М.: «Инфра- М», 2010. – 124 с.
8. Вереина Л.И. Техническая механика. – М.: «Академия», 2011. – 352 с.
9. Ксендзов В.А. Техническая механика. – М.: «Колос пресс», 2010. – 291 с.
10. Лачуга Ю.Ф. Техническая механика. – М.: «Колос пресс», 2010. – 376 с.
Перечень вопросов для подготовки к экзамену или автоматизированному контрольному тестированию
1. Перечень экзаменационных (контрольных) вопросов (загрузить).
2. Перечень тем рефератов (для студентов первого курса дневного и вечернего отделений) (загрузить).
Календарный план теоретического курса лекций и лабораторного практикума
по дисциплине «Теоретическая механика»
Дневной поток: лекции и лабораторный практикум
Вечерний поток: лекции и лабораторный практикум
По предварительной договоренности
