Теоретична механіка

Мета дисципліни:
Надання фундаментальних знань та навиків мислення, на підставі яких майбутній спеціаліст буде здатний самостійно оволодівати новими знаннями у своїй галузі: розвити здібності до послідовного та логічного аналізу явищ і закономірностей матеріального миру, поширити науковий кругозір, підвищити загальну культуру.

Завдання дисципліни:

Формування у здобувачів навиків та умінь  дослідження і розрахунку  механічних технічних систем , які базуються на знаннях законів механіки, методів дослідження руху та рівноваги.
 

 
 Основні результати навчання

Виявляти,  формулювати  і  вирішувати  інженерні  завдання   у  теплоенергетиці; розуміти важливість нетехнічних (суспільство, здоров'я і безпека, навколишнє середовище, економіка і промисловість) обмежень.
Знати  і  розуміти  технічні  стандарти  і  правила  техніки  безпеки  у  сфері теплоенергетики.
Розуміти  ключові  аспекти  та  концепції теплоенергетики,  технології виробництва, передачі, розподілу і використання енергії.

 
Форми організації освітнього процесу та види навчальних занять
 
Л – лекційні заняття; ПЗ - практичні заняття; СРС – самостійна робота здобувача вищої освіти; Кз – самостійні контрольні завдання; МКР – модульна контрольна робота; К – консультації, РГР - розрахунково-графічна робота.
 
 
Тематика та види навчальних занять
 
1 тиждень

Л1. Вступ до статики. Аксіоматика статики. 
Л2. Система збіжних сил. Моменти сил відносно центра та осі. Їх зв’язок.
ПЗ 1.Система збіжних сил. Умови рівноваги систем збіжних сил.
СРЗ. К.

2 тиждень

Л3.Зведення двох паралельних сил до рівнодіючої. Пара сил Момент пари  сил. Властивості пар сил. Умови рівноваги системи пар сил. 
ПЗ 2. Плоска система сил.
СРЗ. К.
 
3 тиждень

Л4. Лема про паралельне перенесення сили. Основна теорема статики. Зміна центра зведення. Інваріанти  статики. Окремі випадки зведення просторової системи сил.
Л5.Визначення головного вектору і головного моменту просторової системи сил. Умови рівноваги довільної просторової системи сил. Теорема Варіньона. 
ПЗ 3. Довільна просторова система сил.
РГР. I етап.
СРЗ. К.
 
4 тиждень

Л6. Зведення системи паралельних сил до рівнодіючої. Умови рівноваги системи паралельних сил. Центр паралельних сил. Центр ваги. Визначення положення центра ваги. 
ПЗ 4. Ферми. Визначення зусиль у стрижнях ферми.
СРЗ. К.

5 тиждень

Л7. Зведення плоскої системи сил до найпростішого вигляду умови рівноваги плоскої системи сил. Умови рівноваги плоскої системи паралельних сил. 
Л8. Рівновага невільного твердого тіла. В’язи та їх реакції. Рівновага системи твердих тіл. Визначення  внутрішніх зусиль. Метод перерізів. 
ПЗ 5. Визначення положення центра ваги тіла.
РГР. II етап.
СРЗ. К.
 
6 тиждень

Л9. Зовнішнє тертя. Тертя ковзання. Закони Кулона. Кут та конус тертя. Умови рівноваги тіла на шорсткій поверхні. Тертя кочення. 
ПЗ 6. Рівновага тіла при наявності тертя ковзання та тертя кочення.
РГР. III етап.
СРЗ. К.

7 тиждень

Л10. Предмет кінематики. Основні поняття .Задачі кінематики точки.. Векторний і координатний способи опису руху точки. Швидкість і прискорення у векторному та координатному способах опису руху точки.
Л11. Натуральний спосіб опису руху точки. Натуральні осі і натуральний тригранник. 
ПЗ 7. Кінематика точки.
СРЗ. К.
 
8 тиждень

Л12. Нормальні й дотичні напруження при згинанні. Швидкість точки в натуральному способі опису руху. Окремі випадки руху точки..
ПЗ 8. Найпростіші рухи твердого тіла .
МКР №1.
РГР. IV етап.
СРЗ. К.
9 тиждень

Л13. Кінематика твердого тіла. Дві задачі. Теорема про проекції швидкостей. Поступальний рух твердого тіла. Обертальний рух твердого тіла навколо нерухомої осі. Кутові характеристики. Окремі випадки обертання. Траєкторії, швидкості та прискорення точок при обертальному русі тіла. Векторні рівності для швидкостей та прискорень точок тіла при обертальному русі. Перетворення найпростіших рухів. Загальні вказівки до розв’язування задач. 
Л14. Поняття про плоский рух. Рівняння плоского руху. Переміщення плоскої фігури. Розкладання плоского руху на поступальну та обертальну складові. Розподіл швидкостей точок тіла при плоскому русі. .Миттєвий центр швидкостей. Поняття про центроїди.
ПЗ 9. Плоский рух твердого тіла.
СРЗ. К

10 тиждень
 
Л15. Розподіл прискорень точок тіла при плоскому русі. Миттєвий центр прискорень.
ПЗ 10. Сферичний рух твердого тіла.
РГР. V етап
СРЗ. К.

11 тиждень

Л16. Поняття про сферичний рух. Кути Ейлера. Рівняння сферичного руху. Теорема Даламбера-Ейлера. Поняття про аксоїди. Кутові характеристики  сферичного руху. Швидкості та прискорення точок тіла при сферичному русі. Рух вільного твердого тіла. Рівняння та  кінематичні характеристики.
Л17. Основні поняття складного руху точки. Теорема про додавання швидкостей. Теорема Коріоліса про додавання прискорень. Прискорення Коріоліса. Визначення абсолютного прискорення точки.
ПЗ 11.Складний рух точки.
СРЗ. К.

12 тиждень

Л18. Предмет динаміка. Основні закони механіки. Основне рівняння динаміки точки. Диференціальні рівняння руху матеріальної точки у векторному, координатному та натуральному способах. Дві основні задачі динаміки точки.
ПЗ 12.Динаміка матеріальної точки.
РГР. VI етап.
СРЗ. К.

13 тиждень

Л19. Механічна система. Найпростіші властивості внутрішніх сил. Кількість руху матеріальної точки і механічної системи. Закон збереження кількості руху системи. Теорема про рух центра мас.
Л20.. Осевий момент інерції. Радіус інерції. Теорема Штейнера. Моменти інерції. Деяких однорідних тіл. Кінематичний момент матеріальної точки і механічної системи. Теорема про зміну кінетичного моменту системи. Закон збереження кінетичного моменту системи.   
ПЗ 13. Загальна теорема динаміки про зміну кінетичної енергії механічної системи.
СРЗ. К.
14 тиждень

Л20.. Осевий момент інерції. Радіус інерції. Теорема Штейнера. Моменти інерції. Деяких однорідних тіл. Кінематичний момент матеріальної точки і механічної системи. Теорема про зміну кінетичного моменту системи. Закон збереження кінетичного моменту системи.
Л21. Визначення критичної сили стиснутого елемента конструкції. Методика розрахунку стиснутих елементів на стійкість за коефіцієнтом зменшення допустимого напруження на стискання.   
ПЗ 14.Принцип можливих переміщень.
СРЗ. К.

15 тиждень

Л22. Принцип Даланбера для матеріальної точки і механічної системи. В’язі в динаміці. Класифікація в’язей. Можливі переміщення матеріальної точки та механічної системи точки. Кількість ступенів руху системи .Принцип Лагранжа(можливих переміщень). Загальне рівняння динаміки.
Л23.Узагальнені координати системи. Узагальнені швидкості. Узагальнені сили. Рівняння Лагранжа (2-го роду).
ПЗ 15. Рівняння Лагранжа (2-го роду).
МКР №2.
СРЗ. К.

Індивідуальна робота

Виконується РГР.
Мета – допомога закріплення і поглиблення теоретичних знань в опануванні та систематизації знань завдяки засвоєнню  методики розв’язання задач у найбільш важливих розділах теоретичної механіки, та розвиток вмінь самостійно працювати з навчальною і довідниковою літературою.

1-3 тижні
Отримання завдання. Визначення реакцій опор твердого тіла.

5 тижні
Визначення центра ваги плоскої фігури.

6 тиждень
Рівноваги сил з урахуванням зчеплення.

8 тижні
Визначення швидкості та прискорення точки по заданим рівнянням її руху

10 тижні
Визначення швидкостей і прискорень точок твердого тіла при поступальному і обертальному рухах.

12 тиждень
Кінематичний аналіз плоского механізму. 

13 тиждень
Оформлення пояснювальної записки.
14 тиждень
Захист роботи.

 
Самостійна робота
 
Самостійна робота складає 194 години. Розподіл самостійної роботи за видами навчальних робіт:
 - підготовка до лекційних занять – 76 годин;
-  підготовка до практичних  занять - 30 годин;
- підготовка до розрахунково-графічної роботи - 88 годин;
 
 
Процедура оцінювання
 
Система оцінювання рівня навчальних досягнень ґрунтується на принципах ЄКТС та є накопичувальною. Дисципліна поділяється на два семестрові модулі. Здобувачі протягом семестру готуються до лекційних та практичних  занять, виконують 2 модульні контрольні роботи та 4 індивідуальних контрольних завдання.
 
Модульні контрольні роботи № 1 та № 2 виконуються у письмовій формі. Модульна робота складається з теоретичної частини (4 запитання) та практичної частини (1 задача). Відповідь на кожне теоретичне питання оцінюється максимум 5 балами. Правильне розв’язання задачі оцінюється в 10 балів.
 
Кожний модуль оцінюється у максимально можливі 50 балів.
 
Семестровий модуль № 1
Практичні заняття. Оцінка за рішення задач – 10 балів.
РГР (ч.1). Оцінка за виконання – 10 балів. Термін надання – 8 тиждень.
МК1. Модульна контрольна робота – 30 балів (8 тиждень). Перескладання можливе протягом 9-11 тижнів за розкладом консультацій.

Семестровий модуль № 2
Практичні заняття. Оцінка за рішення задач – 10  балів.
РГР (ч.2). Оцінка за виконання – 10 балів. Термін надання – 10 тиждень.
МК2. Модульна контрольна робота – 30 балів (12 тиждень). 
Максимальна оцінка за повний обсяг виконаних навчальних елементів дисципліни – 100 балів.
Підсумковим контролем з дисципліни є усний екзамен, білет до якого складається із теоретичної частини – 40 балів та практичної частини (задачі) – 60 балів. Максимальна оцінка за бездоганні відповіді на всі питання екзаменаційного білету та бездоганне рішення задачі становить 100 балів.
 
 
Максимальна оцінка за повний обсяг виконаних навчальних елементів дисципліни – 100 балів.
 
Підсумковим контролем з дисципліни є залік.
 
 
Умови допуску до підсумкового контролю
 
Залік отримують здобувачі вищої освіти, за сумарними результатами поточного контролю, які виконали всі види навчальних елементів навчальної дисципліни на не менш, ніж на 60 %.
 
Якщо здобувач вищої освіти отримав недостатню кількість балів з навчальної дисципліни, формою підсумкового контролю якої є залік, він має право на перескладання дисципліни, яке проводиться у вигляді письмового тесту з усіх тематичних (змістовних) модулів дисципліни.

Складання/перескладання заліків організовується за встановленим навчально-методичним відділом розкладом.
 
 
Політика освітнього процесу

Здобувач зобов’язаний своєчасно та якісно виконувати всі отримані завдання; за необхідністю з метою з’ясування всіх не зрозумілих під час самостійної та індивідуальної роботи питань, відвідувати консультації викладача. Дотримуватись принципів академічної доброчесності. 

Здобувач, який виконав не свій варіант завдання, не оцінюється.
Робота, яка виконана після встановлених викладачем термінів, не приймається.
Відсутність здобувача на контрольній роботі відповідає оцінці «0».
Складання/перескладання заліків – за встановленим деканатом розкладом.
Під час лекції здійснювати телефонні дзвінки забороняється.
Під час розв’язання задач на МКР дозволяється користуватися хімічними довідниками.