Механіка

Мета вивчення дисципліни:
Навчальна дисципліна «Механіка» має на меті
- Навчити здобувачів знанням про основні механічні явища, методи їх експериме-нтального спостереження і прояви в явищах природи і повсякденному житті, фізич-ні закони, на основі яких ці явища описуються.
- Сформувати у здобувачів розуміння зв’язків між описом механічних явищ і тим математичним апаратом, які вони почали вивчати в школі і продовжують вивчати в паралельних математичних курсах
- Навчити здобувачів формулюванню і розв’язку простіших фізичних задач щодо механічних явищ.
- Навчити здобувачів основам методів опису механічних явищ і підготувати до подальшого більш глибокого вивчення в курсах теоретичної фізики, і подальших курсах загальної фізики.
- Навчити здобувачів знаходити закони збереження і застосовувати їх для аналізу фізичних і, зокрема, механічних явищ.
- Сформувати в здобувачів основи навичок застосування апарату вищої матема-тики для розв’язку фізичних явищ

Практичне значення та використання отриманих знань:
Вивчення дисципліни «Механіка» дозволить здобувачу вміти описувати механічні явища, розв’язувати динамічні задачі аналітичними та чисельними методами. Курс механіки є основою для вивчення подальших курсів як із загальної фізики так і з теоретичної фізики. Окрім того одночасно з цим курсом вивчаються курси математичного аналізу і аналітичної геометрії і лінійної алгебри. Курс механіки з одного боку дозволяє здобувачам застосовувати отримані в цих курсах знання для розв’язку практичних задач. З іншого боку він дозволяє краще зрозуміти мотивацію введення математичних понять.
Тематика та види навчальних занять

Для очної (денної) форми здобуття освіти

Лекційні заняття
Лекція 1. «Поняття про механічні явища і мету їх опису. Вектори і операції над ними. Їх фізико-математичне обґрунтування».
Лекція 2. «Векторнозначні функції від часу.».
Лекція 3. «Нормальна і тангенційна компонента похідної від векторнозначної функції від часу».
Лекція 4. «Кінематичні характеристики обертального руху».
Лекція 5. «Перетворення кінематичних величин при переході від однієї системи відліку до іншої.».
Лекція 6. « Формулювання фізичних законів в виді зв’язку між похідними».
Лекція 7. «Приклад розв’язку основної задачі механіки за допомогою другого закону Ньютона».
Лекція 8. «Гравітаційна і електростатична сили.».
Лекція 9. «Поняття градієнту функції від декількох змінних».
Лекція 10. «Що таке потенційна енергія і для чого вона потрібна.».
Лекція 11. «Робота сили.».
Лекція 12. «Система двох матеріальних точок.».
Лекція 13. «Закон збереження імпульсу для системи матеріальних точок і теорема про рух центру мас.» .
Лекція 14. «Закон збереження моменту імпульсу для замкненої системи матеріальних точок які взаємодіють посередництвом центральних сил і рівняння моментів для незамкненої системи.».
Лекція 15. «Розрахунок моментів інерції для різних тіл.».
Лекція 16. «Гіроскопи.».
Лекція 17. «Гармонійний осцилятор.»
Лекція 18. «. Затухаючий гармонійний осцилятор.»
Лекція 19. «Механізм розповсюдження і рівняння плоскої хвилі.».
Лекція 20. «Інтерференція і дифракція хвиль.».
Лекція 21. «Сили інерції».
Лекція 22. «Сили Коріоліса і центробіжні сили».

Практичні заняття
Практичні заняття №1,2. «Кінематика прямолінійного руху в різних системах відліку.[».
Мета занять: Набуття навичок розгляду механічних явищ за допомогою різних систем відліку. Набуття навичок обрання оптимальної системи відліку для розв’язку конкретної задачі. Набуття навичок роботи із векторнми кінематичними величинами.
Практичні заняття №3,4. «Кінематика криволінійного руху.[».
Мета занять: Набуття навичок роботи із нормальними і тангенційними складовими похідних від векторних функцій. Набуття навичок розгляду задач із різних систем відліку в умовах криволінійного руху
Практичні заняття №5,6. «Кінематика обертального руху.».
Мета занять: Набуття навичок роботи із псевдовекторними характеристиками обертального руху. Закріплення знань про ці величини. Практичне застосування теоретичного матеріалу.
Практичні заняття №7,8. «Перший та другий закон Ньютона .[».
Мета занять: Самостійне отримання здобувачами розподілу молекул по швидкостях за допомогою викладача.
Практичні заняття №9,10,11. «Опис руху систем декількох тіл на блоках і похилих площинах».
Мета занять: Набуття навичок розв’язку більш складних динамічних задач із застосуванням елементів вищої математики.
Практичне заняття №12,13. «Сумісне застосування законів динаміки і закону збереження енергії.».
Мета занять: Набуття навичок застосування знань отриманих в різних розділах курсу до розв’язку динамічних задач. Набуття навичок застосування законів збереження для аналізу руху тіл. Закріплення теоретичного матеріалу
Практичне заняття №14. «. Закон збереження імпульсу і реактивний рух».
Мета заняття: Закріплення навичок застосування законів збереження до аналізу механічного руху тіл. Набуття навичок використання закону збереження імпульсу у випадках, коли явне задання сили неможливе. Практичне застосування теоретичного матеріалу
Практичне заняття №15. «Динаміка обертального руху абсолютно твердого тіла.».
Мета заняття:Поглиблення вмінь розв’язку задач на блоки з урахуванням їх моменту інерції. Порівняння результатів із випадком коли моментом інерції можна знехтувати. Набуття навичок опису обертального руху тіла із закріпленою віссю

Лабораторні заняття
Лабораторне заняття №1. «Виготовлення і застосування лінійної шкали Ноніуса».
Мета заняття: Вивчення принципу вимірювання за допомогою шкали Ноніуса на прикладі лінійної шкали
Лабораторне заняття №2. «Виготовлення і застосування кутової шкали Ноніуса».
Мета заняття: Вивчення принципу вимірювання за допомогою шкали Ноніуса на прикладі кутової шкали
Лабораторне заняття №3. «Обробка результатів вимірювань. Розрахунок похибок вимірювань.».
Мета заняття: Вивчення спостобу обробки прямих вимірювань.
Лабораторне заняття №4. «Розрахунок похибок опосередкованих вимірювань».
Мета заняття: Вивчення спостобу обробки опосередкованих вимірювань
Лабораторне заняття №5. «Експериментальна перевірка другого закону Ньютона за дпомогою машини Атвуда ».
Мета заняття: Поглиблення теоретичних знань шляхом обробки результатів вимірювань. Набуття навичок обробки результатів вимірювань
Лабораторне заняття №6,7. «Чисельний опис динаміки лінійного гармонічного осциллятора».
Мета занять: Поглиблення знань здобувачів, отриманих в лекційному курсі і на практичних заняттях за допомогою чисельного експеримента. Набуття навичок чисельного моделювання фізичних експериментів

Консультації здійснюються впродовж семестру згідно з встановленим розкладом.

Індивідуальна робота

Розрахунково графічна робота. Розрахункова частина роботи полягає в написанні і реалізації алгоритма для знаходження залежності координати лінійного гармонічного осцилятора за наявності сил спротиву середовища і періодичної зовнішньої сили, що спричиняє вимушені коливання.

Графічна частина полягає в представленні результатів розрахунків в виді графіков залежностей координат, швидкостей і прискорень від часу, а також в побудові графіка резонансної кривої – залежності амплітуди усталених вимушених коливань від частости зовнішньої сили.
Розрахункова частина роботи здається в першому модулі і оцінюється макимально в 5 балів.
Комп’ютерна симуляція і графічна частина здаються в другому модулі і оцінюються максимально в 10 балів. Макимальна оцінка за РГР – 15 балів
Форми контрольних заходів та оцінювання результатів навчання

Для очної (денної)ї форми здобуття освіти

Поточний контроль полягає у контрольних опитуваннях на практичних заняттях (оцінюється максимум у 20 балів сумарно в першому модулі і також у 20 балів сумарно в другому модулі), і захисті лабораторних робіт 15 балів сумарно в першому модулі і 10 ба-лів сумарно у другому модулі.
Ці 65 балів розподіляються таким чином. Кожне з 8 практичних завдань оцінюється в 5 балів (40 балів сумарно). Захист лабораторних завдань 1-3 оцінюється по 5 балів кожне (15 балів сумарно), захист лабораторних завдань 4,5,6 оцінюється по 3 бали кожне, а зхсит лабораторного завдання 7 – в один бал (10 балів сумарно).
Ще 5 балів максимум в першому модулі і 10 балів максимум в другому модулі здо-бувач може отримати за виконання завдань РГР
Також поточний контроль полягає у виконанні двох модульних контрольних робіт (кожна оцінюється в 10 балів макимум). Модульна контрольна робота виконується у пись-мовій формі та складається з 2 частин:
1) відповіді на питання, що охоплює одну з тем лекційного курсу (5 балів)
2) розв’язку задачі з курсу практичних занять (5 балів).
Таким чином протягом семестра здобувач може отримати 65 + 15 +20 =100 балів.
Підсумковий контроль – екзамен. Екзаменаційний білет складається з трьох питань. Два з них стосуються лекційного курсу і формуються таким чином. щоб вони охоплювали декілька взаємопов'язаних частин цього курсу. Кожне питання оцінюються в 30 балів. Третє питання передбачає розв’язок задачі, пов’язаної з курсом практичних занять і оцінюється в 40 балів. Максимальна оцінка, яку може отримати студент – 100 балів.