Жұмыс бағдарламасы Нысан пму ұсн 18. 3/30

Оқу жұмыс бағдарламасы

Нысан ПМУ ҰСН 7.18.3/30

«Механика» пәні бойынша

5В060400– «Физика» мамандығы студенттеріне арналған
ЖҰМЫС ОҚУ БАҒДАРЛАМАСЫ

Павлодар

Мамандық бойынша мемлекеттік жалпыға міндетті стандарт және типтік бағдарлама негізінде әзірленген жұмыс оқу бағдарламасын бекіту парағы

Нысан ПМУ ҰСН 7.18.3/31

ОЖ жөніндегі проректор

_________ Н.Э. Пфейфер

«____» ________2010ж.

Құрастырушы: __________ профессор Биболов Ш.Қ.

5В060400– «Физика» мамандығының студенттеріне арналған

Физика, математика және ақпараттық технологиялар факультетінің оқу-әдiстемелік кеңесi қолдады хаттама № «___» ___________________ 2010 ж.

КЕЛІСІЛГЕН

ЖжӘҚБ қолдады

Хаттама № ___ «___» ___________________ 2010 ж.

Пәнді оқытудың негізгі мақсаты мен мәселелері. Механика дегеніміз бақылаулардың, күнделікті өмірдегі тәжірибелердің және арнайы жасалған экспиременттердің жалпылама қортындысы екенін көрсету. Механика-эксперименттік ғылым болғандықтан студенттерді бақылау, физикалық шамаларды өлшеу және эксперимент жасаудың негізгі әдістерімен таныстыру қажет, пәнді оқыту физикалық демонстрациялар көрсетумен және жалпы физикалық практикумның лабораториялық жұмыстарын жасатумен қоса жүргізілуі қажет.

Механика адекватты математикалық түрде түжырымдалған физикалық теория болғандықтан студенттер алған теориялық білімдерін механиканың практикалық есертерін шығаруға пайдалана білуді игеруі қажет. Сондықтан лекциялар жеткілікті түрде математикалық аппаратты пайдаланып оқылуы қажет және физикалық есептерді шығаруды үйрету үшін есеп шығаратын практикалық сабақтар қоса жүргізілуі керек.

Пәннің міндеттері:

Механиканың физикалық негіздерін оқудың нәтижесінде студент мыналарды білуі қажет:

Механиканың физикалық негіздерін оқу нәтижесінде студент мыналарды істей білуі қажет:

Механиканы игеру үшін ең алдымен студенттер орта мектеп деңгейінде физиканы, математиканы, оның ішінде алгебра, геометрия және тригонометрияны білулері қажет.

Студент математикалық анализ бен векторлық алгебраның негізгі есептеу әдістерін білуі қажет.

3 Постреквезиттер

Пәнді оқу кезінде алынған білім жалпы және теориялық физика курстарын меңгеруге қажет.

4.2 Пән тақырыптарының мазмұны

1 тақырып. Кинематика.

Кіріспе. Физикалық зерттеу объектілері-материялық әлем, материяның қозғалысын сипаттайтын физикалық заңдар, материяның құрылысы, оның қасиеттері және дамуы.

Адам және оны қоршаған Табиғат. Өнер, дін, ғылым-айналадағы дүниені бейнелеу мен тану жолдары. Айналадағы ақиқат ортаны сезімдік (бейнелік) және логикалық (абстакттік) түсіну жолдары. Материализм-жаратылыс тану ғылымдарының Табиғатты зерттеудегі әдістемелік негізгі. Жаратылыс тану ғылымдарын салаларға бөлудің шарттылығы.

Қазіргі Әлемнің құрылымы туралы негізгі физикалық көзқарастар. Физикалық зерттеу әдістерінің ерекшеліктері. Физикалық құбылыстардың модельдері. Гипотезалар және физикалық теориялар. Физика-тәжірибелік ғылым. Физика-сандық ғылым. Физикалық ұғымдар, физикалық шамалар, оларды классификациялау және өлшеу. Эталондар. Өлшем бірліктері жүесі. Өлшем бірліктері жүйесіне қарасты физикалық заңдардың инварианттылығы. Халықаралық өлшем бірліктер жүйесі СИ (Sistem International).

Жалпы физика курсының бөлімдеріне шолу. Механиканың негізгі мәселелері.

Физикалық теориялар, принциптер, заңдар – материялық Әлем туралы біздің шоғырланған біліміміз. Физикалық фундаменталь теориялардың, принциптердің және заңдардың мысалдары.

Физикалық заңдардың негізінде және соларға сәйкес жиналған технологиялар, аспаптар, қондырғылар және әдістемелер – біздің Табиғаттпен білікті әсерлесе білуіміздің шоғырланған жиынтығы.

Табиғаттану ғылымы мен іскерлік-қоршаған табиғатпен бірге тұрақты дамуына қажетті адам баласының мәдениетінің ең негізгі элементтері-физикалық құбылыстар мен заңдарды зерттеудің негізгі себептері.

Кеңістік – уақыт. Кеңістік, геометрия, тәжірибе. Кеңістік-уақыттын негізгі қасиеттері (өлшем бірлігі, қисықтығы, біркелкілігі, изотроптығы, айналық симметриялығы). Векторлық және координаттық түрде жазу әдістері. Координаттарды және векторлардың проекцияларын түрлендіру.

Оқиғаларды уақытқа байланысты реттеу. Себептілік принципі. Периодты процестер. Уақытты өлшеу. Сағаттарды сихронизациялау проблемасы.

Материялық нүктенің қозғалысын сипаттау әдістері. Материялық нүктенің түрде өрнектеу. Материялық нүктенің тангенциаль, нормаль және толық векторлық үдеуі.

Қатты дененің қозғлысының еркіндік дәрежелері. Қатты дененің ілгерілемелі және айналма қозғалыстары. Жазық қозғалыс. Бұрыштық жылдамдық векторы. Элементар бұрыштық орын ауыстыру векторы. Бұрыштық үдеу. Айналма қозғалыстағы қатты дененің нүктесінің бұрыштық және сызықтық жылдамдықтарының векторлық байланысы. Лездік айналу осі.

2 тақырып. Материалық нүктенің динамикасы.

Материалық нүктенің динамикасы. Табиғатты әсерлесу күштері. Гравитациялық және электромагниттік әсерлесу. Фундаменталь күштер туралы ұғым. Электр әлсіз және күшті әсерлесулер.

Масса – дененің ілгерлеме қозғалыстағы инерттік қасиеттің сипаттайтын шама, массаны тәжірибеде анықтау. Ньютонның динамика заңдары. Импульс және оның әсерлесетін денелер үшін сақталу заңы. Релятивистік бөлшектің массасының жылдамдыққа тәуелділігі, тыныштық масса. Релятивистік бөлшектіәң импульсі және қозғалыс теңдеуі.

Материалық нүктелер жүйесінің динамикасы. Материалық нүктелер жүйесі, ішкі және сыртқы әсер күштері. Материалық нүктелер жүйесінің импульсі. Материалық нүктелер жүйесінің қозғалыс теңдеуі. Массалық центр, оның қозғалысы. Релятивистік қозғалыс үшін массалық центр ұғымының қолданылмауы. Оқшауланған материалық нүктелер жүйесі. Оқшауланған материалық нүктелер жүйесінің импульсінің сақталу заңы. Импульстің жекеленген проекцияларының сақталуы.

Реактивтік қозғалыс. Мещерский теңдеуі. Циолковский формуласы. Космосқа ұшудың болашақтары. Материалық нүктелердің импульс моменті. Күш моменті. Материалық нүкте үшін моменттер теңдеуі. Материалық нүктелер импульс моменті. Материалық нүктелер жүйесі үшін моменттер теңдеуі. Оқшауланған материалық нүктелер жүйесі үшін импульс моментінің сақталу заңы. Сыртқы күш моменттері әсер еткенде импульс моментінің жекеленген проекцияларының сақталуы.

3 тақырып. Сақталу заңдары.

Жұмыс және энергия. Күштің элементар жұмысы. Қуат. Шекті жолдағы күш жұмысы. Потенциалдық және потенциалдық емес күштер. Тұйық контурмен қозғалғандағы күш жұмысы. Күш өрісі. Потенциалдық энергия және оны нормалау. Өзара әсерлесу энергиясы. Кинетикалық энергия. Толық энергия және тыныштық энергиясы. Релятивистік бөлшектің кинетикалық энергиясы мен импульсінің байланысы. Атом ядроларының ыдырау және қосылу реакциялары. Байланыс энергиясы. Массаның дефекті. Энергияның сақталу заңы. Потенциалдық энергия мен күштің байланысы. Потенциалдық шұңқыр. Потенциалдық өрісте дененің қозғалысы. Финиттік және финиттік емес қозғалыстар шарттары. Дененің тепе – теңдігінің түрлері (орнықты, орнықсыз және бейтарап) және олардың болу шарттары. Сақталу заңдарының кеңістік – уақыттық қасиеттерімен байланысы.

Соқтығыстар. Соқтығыстар ұғымы. Соқтығыс кезіндегі сақталу заңдары. Соқтығыс құбылыстарын диаграммалық кескіндеу. Серпімді және серпімсіз соқтығыстар. Массалық центр жүйесі. Нейтрондардың қозғалысының серпімді соқтығыс әсерінен баяулауы. Серпімсіз соқтығыстың физикалық мысалдары. Соқтығыс кезінде энергияның берілуі. Элементар бөлшектердің соқтығысы және ыдырауы. Комптон – эффект.

Үйкеліс күштері әсер ететін қозғалыстар. Құрғақ және тұтқыр күштері. Сырғанау үйкелісі және тыныштық үйкеліс күші. Домалау үйкелісі. Үйкеліс күштерінің жұмысы. Тұтқырлық күштері әсер еткендегі шекті жылдамдық. Үйкеліс кедергісінің техникадағы және транспорттағы ролі.

4 тақырып. Қатты дене динамикасы.

Қатты дененің қозғалыс теңдеулері. Қатты дененің импульс моменті. Инерциялық тензор туралы түсінік. Инерциялық тензордың бас осьтері, бас инерция моменттері және олардың физикалық мағынасы. Берілген оське қарасты дененің инерция моментін есептеу. Гюйгенс теоремасы. Қатты дененің бекітілген осьтен айналмалы қозғалысы. Айналмалы қозғалыс динамикасының негізгі теңдеуі. Айналмалы қозғалыстағы дененің кинетикалық энергиясы. Қатты дененің жазық қозғалысы және оның динамикасының ерекшеліктері. Жазық қозғалыстағы дененің кинетикалық энергиясы. Физикалық маятник. Максвелл маятнигі.

Еркін айналу осьтері. Еркін айналу осьтерімен айналудың орнықтылығы. Нутация. Бір нүктесі бекітілген қатты дененің қозғалысы. Гироскоптар. Гироскоптың процессиясы. Гироскоптық маятник. Гироскоптық күштер. Техникадағы гироскоптың ролі. Қатты дененің статикалық шарттары.

Гравитациялық өрістегі қозғалыс. Ньютонның бүкіл әлемдік тартылыс заңы. Шар формалы дененің гравитациялық энергиясы. Гравитациялық радиус. Центрлік өрістегі импульс моментінің сақталуы. Планеталар мен кометалар қозғалыстарының негізгі заңдары. Жердің жасанды серіктерінің қозғалыстар. Бірінші, екінші және үшінші космостық жылдамдықтар. Жасанды серіктердің траекторияларна жердің формасының және атмосферасының тежеу әсерлері. Екі дене проблемасы. Келтірілген масса.

5 тақырып. АСТ негіздері.

Салыстырмалылық принципі. Инерция заңы. Инерциялық санақ жүйелері. Салыстырмалылық принципі. Галилей түрлендірулері. Жылдамдықтарды қосудың классикалық заңы. Галилей түрлендірулерінің инварианттары.

Денелердің қашықтан әсерлесуі, әсер өрісі және әсердің таралу жылдамдығы туралы ұғымдар. Жарық сәуленің жылдамдығын тәжірибе арқылы анықтау. Салыстырмалылықтың арнайы теориясының постулаттары (салыстырмалылық принципі, жарық сәуленің жылдамдығының тұрақтылық принципі, кеңістік-уақыттың қасиеттері). Себептілік принципі, сағаттарды синхронизациялау, бірмезгілдіктің салыстырмалылығы. Қозғалыстағы сағат жүрісінің баяулауы. Уақыттың баяулалуының тәжірибеде дәлелденуі. Егіздер парадоксы. Қозғалыстағы дененің қозғалыс бағытындағы ұзындығының қысқаруы және көлденең бағыттағы мөлшерінің өзгермеуі. Лоренц түрлендірулері. Жылдамдықтарды түрлендірудің релятивистік заңы. Классикалық түрлендірулерге шекті өту. Интервал және меншікті уақыт. Интервалдың инварианттығы. АЖЖ ақпараттық қамтамасыз ету құрамы.

Инерциалы емес жүйелер. Инерциалы емес санақ жүйелерін анықтау. Инерциалы емес санақ жүйесіндегі кеңістік-уақыт. Инерциалы емес санақ жүйелеріндегі механиканың заңдары. Ілгерлемелі қозғалыстағы инерциалы емес жүйедегі инерциялық күштер. Салмақсыздық. Гравитациялық және мнерттік массалар. Эквиваленттік принципі. Қызыл ығысу. Гравитациялық өрістегі сәуленің траекториясы. Жалпы салыстырмалылық теорияның негізгі қағидалары. Әлемнің үлгілері. Айналмалы қозғалыстағы инерциялы емес санақ жүйелері. Центрден тепкіш және Кориолис инерциялық күштері. Инерциялы емес санақ жүйесінің жалпы қозғалыстардағы инерциялық күштер. Жермен байланыстырылған санақ жүйесі. Жер бетіндегі инерциялық күш әсерлері. Фуко маятнигі. Инерциялы емес жүйелеріндегі сақталу заңдары.

6 тақырып. Сұйықтар және газдар механикасы.

Тұтас орта механикасының элементтері. Тұтас ортаның ұғымы. Тұтас ортаның деформациясы. Біртекті және біртекті емес деформациялар. Серпімді және қалдық (пластикалық) деформациялар. Бір осьті созу және сығу. Қарапайым ығысу. Иілу және бұралу деформациясы. Деформацияның сандық сипатталуы. Гук заңы. Юнг модулі. Пуассон коэффициенті. Деформацияның кернеуге байланысы, серпімділік шегі. Беріктік. Морттық. Қалдық деформациялар. Серпімді деформация энергиясы.

Сұйықтар мен газдардың гидростатика заңдары. Сұйықтар мен газдарды өрістер (жылдамдықтың, қысымның, температураның т.с.с.) арқылы сипаттау. Идеал газдың қозғалысы үшін Эйлер теңдеулері. Сұйықтың стационар ағысы. Ағын түтігі, үзіліссіздік теңдеуі. Ағыстың толық энергиясы. Бернулли теңдеуі. Динамикалық қысым сұйықтың сығылғыштығын еске алмауын болжаудың критерийі. Сұйықтың түтік бойымен қозғалысы. Сұйықтың тұтқырлығы. Ламинарлық және турбуленттік қозғалыстар. Рейнольдс саны. Пуазейль формуласы. Сұйық пен газдың денелерді орағыта ағуы. Шекаралық қабат. Ағыстың дене бетінен ажырауы және құйынды қозғалыс. Маңдайлық кедергі және көтеру күші. Жуковский жұмыстар. Магнус эффекті. Сығылу импульсінің газда таралуы. Соққы толқындар. Дыбыстан жылдам қозғалатын денелердің орағыта ағылуы. Лаваль соплосы, әсердің кері айналу заңы.

7 тақырып. Тербелістер және толқындар.

Гармоникалық тербелістер және оларды комплекстік шамалармен өрнектеу. Гармоникалық тербелістерді қосу. Соғу. Меншікті тербелістер. Тербеліс энергиясы. Өшетін тербелістер. Өшудің логаримдік декременті. Үлкен кедергі әсері. Мәжбүр тербелістер. Аралық режим. Амплитудалық-фазалық характеристика. Сапалық. Фазалық-жиіліктік характеристика. Жүйеге периодты, бірақ гармоникалық емес және периодсыз күштердің әсерлері туралы түсініктер. Автотербелістер және параметрлік тербелістер. Релаксациялық тербелістер көп еркінді дәрежесі бар жүйенің тербелістері. Байланысқан жүйенің тербелісі. Қалыпты тербелістер. Бейсызықты тербелістер туралы ұғым. Бойлық және көлденең толқындар. Толқынның амплитудасы, фазасы, таралу жылдамдығы. Толқын теңдеуі. Қума толқындағы ортаның ығысуы мен деформацияның таралуы. Энергияның ағысы. Энергияның тығыздығының ағыс векторы. Толқындардың интерференциясы және дифракциясы. Тұрғын толқындар. Дыбыстың табиғаты. Дыбыстың жоғарылығы. Дыбыс қысымы. Дыбыс толқындарының энергиясы. Дыбыс жылдамдығы және оны өлшеу. Дыбыс көздері. Үлкен амплитудалы толқындар және бейсызық акустика туралы түсініктер. Үльтра дыбыс. Тұйық көлемдегі дыбыс толқындары. Резонаторлар. Доплер эффекті.

4.3 Практикалық сабақтардың тізімі және мазмұны

4.4 Зертханалық сабақтардың тізімі және мазмұны

4.5 Студенттердің өздік жұмысының мазмұны

4.5.2 Студенттердің өздігінен оқуына бөлінген тақырыптардың тізімі

1. Кинематика. Түзусызықты және қисықсызықты қозғалыстар, олардың теңдеулері.

2. Материалық нүктенің динамикасы. Ньютон заңдары. Масса, импульс, оның сақталу заңы. Жұмыс және күш. Кинетикалық және потенциялдық энергия. Үйкеліс күші кезіндегі қозғалыс.

3. Сақталу заңдары. Материялық нүктелер жүйесі үшін энергия мен импульстың сақталу заңы. Реактивті қозғалыс. Абсолютті серпімді және серпімсіз соқтығыс.

4. Қатты дене динамикасы. Дұрыс геометриялық денелердің инерция моментін есептеу. Гироскопиялық қозғалыс. Айналатын денелер энергиясы.

5. АСТ негіздері. Салыстырмалы ұзындық және уақыт интервалының өзгеруі, релятивистік динамика.

6. Сұйықтар және газдар механикасы. Тұтқырлық. Пуазейль формуласы. Рейнольдс саны. Дененің мандайлық кедергісінің коэффициенті.

7. Тербелістер мен толқындар. Гармоникалық тербелістердің теңдеуі. Тербелістердің қосындысы. Дыбыс жылдамдығы. Доплер эффектісі.

.

5 Әдебиеттер тізімі

Негізгі:

1. Ақылбаев Ж.С., Гладков В.Е., Ильина Л.Ф., Турмухамбетов А.Ж., Механика: Оқулық..- Астана: Фолиант, 2005. – 464 б.

2. Қойшыбаев Н. Механика: Оқулық-Алматы: Зият Пресс, 2005.-498 б.

3. Механика: зертханалық жұмыстарды орындауға методикалық нұсқаулар. Б. 3. – Павлодар, 2006. – 32 б.

4. Механика. Молекулалық физика және термодинамика: Сырттай білім алатын студенттер үшін физикадан бақылау жұмыстарын орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар / құраст. Биболов Ш.К., Ильясова Г.С., Жукенов М.К., Досумбеков К.Р., Билялова А., Ботаева А.С. – Павлодар, 2006. – 75 б.

Қосымша:

2. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Том I. Механика.- М.: Наука, 1989.- 567 с.

3. Стрелков С.П. Механика.- СПб.: Лань, 2005.- 560 с.

4. Бабаджан Е.И. и др. Сборник качественных вопросов и задач по общей физике.- М.: Наука, 1990. – 396 с.

5. Иродов И.Е. Задачи по общей физике.- М.: Наука, 2004.- 416 с.

6. Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике. - М., «Высшая школа», 2007. – 527 с.

7. Козел С.М., Рашба Э.И., Славатинский С.А. Сборник задач по физике.- М.:, 1978.- 191 с.

Мамандықтың оқу жұмыс жоспарынан көшірме

Нысан ПМУ ҰСН 7.18.3/32

5В060400– «Физика» мамандығының жұмыс оқу жоспарынан көшірме