Головна сторінка     |     Про нас     |     On-line заявка     |     Координати

Інформація про курс

«Кінематика точки та твердого тіла»

Передмова

1. Розробники курсу

2. Місце та роль дисципліни в навчальному процесі

3. Інформація про навчальну систему

3.1. Мета і завдання курсу

3.2. Перелік тематичних модулів

3.3. Аудиторія дистанційного курсу

3.4. Склад і об'єм дистанційного курсу

Передмова

Пропонуємо дистанційний навчальний курс, який є складовою частиною дисципліни «Теоретична механіка», що входить до циклу науково-природничих та професійно-практичних дисциплін. Курс є обов'язковим для підготовки бакалаврів всіх інженерних спеціальностей.

Курс «Теоретична механіка» викладається на 17 факультетах Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут» для студентів першого та другого років навчання(~5000 студентів).

Для бакалаврів напрямку підготовки 0902 «Інженерна механіка» курс «Теоретична механіка» викладається протягом 2, 3 та 4 семестрів в обсязі 468 годин (13 кредитів - це «Кінематика точки та твердого тіла» - 5 кредитів; «Статика твердого тіла» - 5 кредитів; «Динаміка» - 3 кредити).

«Кінематика точки та твердого тіла» вивчається в 3-му семестрі в обсязі 180 годин (5 кредитів) і містить:

  • Теоретичний матеріал
  • Контрольні запитання
  • Практичні заняття
  • Індивідуальні завдання
  • Задачі для самостійного розв'язування
  • Тести
  • Розрахунково-графічну роботу.

Матеріал структуровано у вигляді тематично-навчальних модулів відповідно до термінології кредитно-модульної системи.

Кожний навчальний блок складається з теоретичної частини, запитань для самоконтролю, практичної частини, навчальних завдань (переважно практичного характеру), індивідуальних завдань (по 30 варіантів кожного завдання) та тестів.

Згідно з положеннями розробленої в університеті рейтингової системи оцінювання, рейтинг студента складається із семестрового і отриманого на іспиті.

Семестровий рейтинг студент набирає:

1.в дистанційній формі (бали система обчислює автоматично за призначеними викладачем балами)

  • задачі для самостійного розв'язування (по 1 балу)
  • контрольні запитання (по 1 балу)
  • тести (10 балів)

2. в очній формі

  • колоквіуми (по 15 балів)
  • розрахунково-графічна робота (30 балів).

Перевірка засвоєння матеріалу здійснюється шляхом виконання індивідуальних завдань, що не оцінюються, і є допуском до колоквіумів. Навчальний семестр закінчується іспитом. Іспит проводиться в очній формі.

2. Місце та роль дисципліни в навчальному процесі

Зв'язок дисципліни теоретична механіка з іншими дисциплінами навчального плану

Вже вивчено

Вивчаємо зараз

Готові до засвоєння

Математика



Опір матеріалів

Фізика

Теоретична механіка

Кінематика точки та твердого тіла

Теорія механізмів та машин

Нарисна геометрія



Гідравліка

Інформатика


Динаміка

Теорія коливань

Статика твердого тіла



Математичне моделювання об'єктів

Кінематика точки та твердого тіла вивчає:

  • кінематичні параметри руху матеріальної точки і твердого тіла;
  • метод и побудови математичних моделей механізмів та їх структурних схем,
  • методи силового розрахунку механізмів;

дозволяє оволодіти навичками проведення кінематичних досліджень механізмів (аналітичними, графічними методами, із застосуванням комп'ютера).

Враховуючи бурхливий розвиток техніки і проникненням механіки у всі галузі людської діяльності (електроніку, медицину, біологію, діагностику систем і т.і.), підготовка спеціалістів для більшості галузей промисловості неможлива без знань законів природи, які описуються законами класичної механіки. Тому основна увага приділяється вивченню законів механіки.

3. Інформація про навчальну систему

Програмну реалізацію дистанційного навчального курсу здійснено на базі платформи MOODLE згідно з вимогами до засобів дистанційного навчання, розробленими Українським інститутом інформаційних технологій в освіті НТУУ «КПІ».

Створена версія забезпечує наступні функції :

  • керування процесом навчання у відповідності з учбовим планом та навчальною програмою;
  • консультування з навчальної програми, графіку навчання, основних вимог, теоретичних та практичних питань, засобів контролю та тестування;
  • навчання, тобто система приймає на себе функції викладача у поданні навчального матеріалу;
  • контролю засвоєння матеріалу, діагностиці помилок та оцінюванні результату.

Система забезпечує:

  • виконання у повному обсязі навчального процесу в мережі Інтернет, а також у локальних мережах або на окремому комп'ютері;
  • аналіз відповідей студентів дозволяє оцінити рівень засвоєння студентами кожного окремого завдання та складність поставлених завдань;
  • вилучення завдань, які студенти засвоюють добре ( > 90%), або доповнення завдань, які студентами засвоюються важко ( < 30%);
  • корегувати всі ресурси навіть в процесі навчання.

3.1. Мета і завдання курсу

Мета вивчення курсу - дати студентам теоретичні знання і практичні навички в галузях: складання математичних моделей механізмів та диференційних рівнянь руху матеріальної точки, методами їх розв'язання, запису початкових та граничних умов її руху.

Оволодіння теоретичною механікою викликає труднощі насамперед у розумінні виду і характеру рухів окремих ланок механізмів. Найшвидше, це викликано тим, що студенти молодших курсів не мають досвіду поєднання спостереження за роботою технічних пристроїв з обов'язковим аналізом їхньої роботи у школі, а у програмах теоретичної механіки відсутні лабораторні заняття. Викладачі мають допомогти студентам оволодіти таємницями майстерності: алгоритмами і схемами механізмів, методами і способами математичного моделювання, що стало можливим з появою універсальних математичних пакетів Maple , MathCAD , Mathematica , MatLAB . Ці пакети дозволяють візуалізувати інженерні конструкції й спостерігати їхні рухи на моніторі комп'ютера, а також транслювати файли в HLM - формат для спілкування через Internet. На кафедрі теоретичної механіки НТУУ „КПІ" розроблений алгоритм розв'язання задач механіки та типові програми математичного моделювання динаміки механізмів в системі Maple.

Завдання комп'ютерних технологій як важливої складової забезпечення ефективності системи освіти є виконання наступних функцій :

  • навчити студентів застосовувати сучасні методи дослідження механічних процесів;
  • навчити студентів виконувати громіздкі математичні розрахунки за допомогою комп'ютера з одночасним контролем отриманих результатів аналітичними та графічними методами;
  • зосереджувати увагу студентів на аналізі отриманих результатів дослідження руху фізичних об'єктів, зекономивши час на детальних підрахунках;
  • залучити талановитих студентів молодших курсів до наукової роботи та індивідуальної творчості;
  • студенти, створивши механізми, у подальшому використовують отримані навички для вивчення таких курсів, як теорія механізмів і машин, опір матеріалів.

3.2. Перелік тематичних модулів

1. Вступ

2. Кінематика матеріальної точки

3. Найпростіші рухи твердого тіла

4. Плоскопаралельний рух твердого тіла

5. Сферичний рух твердого тіла

6. Складний рух точки

7. Складний рух твердого тіла

8. Розрахунково-графічна робота «Кінематика твердого тіла».

Тематичні модулі доповнено

  • демо-версією «Навчальне тестування», в якій студент має можливість ознайомитися зі зразками тестових завдань та потренуватися.
  • демо-версією РГР «Кінематика твердого тіла», в якій студент має можливість ознайомитися зі зразками робіт, що виконали студенти попередніх курсів;
  • іменним покажчиком, в якій студент має можливість ознайомитися з біографією та розробками відомих вчених-механіків та доповнити його;
  • предметним покажчиком в якій студент має можливість ознайомитися з означеннями та поняттями кінематики.

3.3. Аудиторія дистанційного курсу

Цільова аудиторія - студенти першого-третього курсів, аспіранти і здобувачі технічних спеціальностей, спеціалісти інших напрямків, пов'язані з розробками та проектуванням механічних систем.

3.4. Склад і обсяг дистанційного курсу

Склад і обсяг курсу сформовано з розрахунку 90 годин лекцій, 36 годин - практичних занять (8 годин з цієї кількості годин приділяються на контроль ходу навчального процесу - 4 колоквіуми), 3 тестування. Крім цього студенти виконують розрахунково-графічну роботу.

Склад навчальної системи дистанційного курсу зведено до таблиці

№ блоку

Назва тематичного модуля

Зміст модуля

1.

Кінематика точки та твердого тіла

 

  • Рейтингова система успішності студента
  • Про авторів
  • Анотація курсу
  • Робоча програма курсу
  • Список використаних джерел
  • Предметний покажчик
  • Іменний покажчик

 

2.

Кінематика точки

 

  • Короткі історичні відомості
  • Основні положення кінематики
  • Контрольні запитання «Предмет кінематики»
  • Способи визначення руху точки
  • Контрольні запитання «Опис руху точки»
  • Практичне заняття «Рівнозмінний рух точки»
  • Годограф векторної функції
  • Швидкість руху точки
  • Прискорення руху точки
  • Контрольні питання «Швидкість та прискореннь руху точки»
  • Практичне заняття «Кінематичні характеристики руху точки»
  • Індивідуальне завдання «Кінематика точки»
  • Варіанти індивідуального завдання «Кінематика точки» (формат Word та PDF )
  • Тест «Кінематика точки»
  • Задачі для самостійного розв'язування «Кінематика точки»

 

3.

НАЙПРОСТІШІ РУХИ ТВЕРДОГО ТІЛА

 

  • Основні положення кінематики тіла
  • Поступальний рух твердого тіла
  • Обертальний рух твердого тіла навколо нерухомої осі
  • Контрольні питання «Найпростіші рухи тіла»
  • Практичне заняття «Найпростіші рухи твердого тіла»
  • Вектори кутової швидкості і кутового прискорення
  • Рух вільного твердого тіла. Розподіл швидкостей і прискорень точок у вільному твердому тілі
  • Контрольні питання «Рівнозмінний рух твердого тіла»
  • Практичне заняття «Рівнозмінний обертальний рух»
  • Індивідуальне завдання «Кінематика найпростіших рухів твердого тіла»
  • Варіанти індивідуального завдання «Найпростіші рухи твердого тіла» (формат Word та PDF)
  • Задачі для самостійного розв'язування «Кінематика найпростіших рухів твердого тіла»

 

4.

ПЛОСКОПАРАЛЕЛЬНИЙ РУХ ТВЕРДОГО ТІЛА

 

  • Рівняння плоскопаралельного руху твердого тіла
  • Розподіл швидкостей точок тіла при плоскопаралельному русі
  • Контрольні питання «Плоскопаралельний рух твердого тіла. Швидкості»
  • Практичне заняття «Швидкості при плоскопаралельному русі тіла»
  • План швидкостей
  • Розподіл прискорень точок при плоскопаралельному русі
  • Контрольні питання «Плоскопаралельний рух твердого тіла. Прискорення»
  • Практичне заняття «Прискорення при плоскопаралельному русі тіла»
  • Миттєвий центр прискорень
  • Колоквіум «Плоскопаралельний рух твердого тіла»
  • Індивідуальне завдання «Плоскопаралельний рух твердого тіла» (формат Word та PDF)
  • Результати колоквіуму «Плоскопаралельний рух твердого тіла»
  • Тест «Кінематика твердого тіла»
  • Задачі для самостійного розв'язування «Плоскопаралельний рух твердого тіла»

 

5.

СФЕРИЧНИЙ РУХ ТВЕРДОГО ТІЛА

 

  • Додавання обертальних рухів тіла навколо осей, що перетинаються
  • Рух твердого тіла навколо нерухомої точки. Аксоїди. Теорема Пуансо
  • Теорема Ейлера. Кути Ейлера. Ріняння руху твердого тіла з нерухомою точкою
  • Розподіл швидкостей і прискорень точок тіла з нерухомою точкою
  • Контрольні питання «Сферичний рух»
  • Практичне заняття «Розподіл швидкостей і прискорень точок тіла з нерухомою точкою»
  • Колоквіум «Сферичний рух твердого тіла»
  • Iндивідуальні задачі «Сферичний рух твердого тіла» (формат Word)
  • Результати колоквіуму «Сферичний рух твердого тіла»
  • Задачі для самостійного розв'язування «Сферичний рух твердого тіла»

 

6.

Складний рух матеріальної точки

 

  • Основні положення
  • Теорема про додавання швидкостей точки
  • Контрольні питання «Складний рух матеріальної точки. Швидкості»
  • Теорема про додавання прискорень точки
  • Контрольні питання «Складний рух матеріальної точки. Прискорення»
  • Практичне заняття «Складний рух точки»
  • Колоквіум «Складний рух точки»
  • Індивідуальне завдання «Складний рух точки»(формат Word та PDF)
  • Результати колоквіуму «Складний рух точки»
  • Тест «Кінематика у рухомій системі координат»
  • Задачі для самостійного розв'язування «Складний рух матеріальної точки»

 

7.

Складний рух твердого тіла

 

  • Складний рух твердого тіла
  • Додавання поступальних рухів тіла
  • Пара обертань
  • Додавання обертань тіла навколо паралельних осей
  • Додавання поступального і обертального рухів тіла
  • Контрольні питання «Додавання поступального і обертального рухів тіла»
  • Метод «зупинки» (метод Вілліса)
  • Практичне заняття «Метод зупинки»
  • Колоквіум «Складний рух твердого тіла»
  • Індивідуальне завдання «Метод зупинки» (формат Word )
  • Результати колоквіуму «Складний рух тіла»
  • Задачі для самостійного розв'язування «Складний рух твердого тіла»

 

8.

РОЗРАХУНКОВА РОБОТА «Кінематика твердого тіла»

 

  • Демо - РГР ( Powerpoint )
  • Завдання на РГР «Кінематика твердого тіла» для груп МВ
  • Варіанти РГР «Кінематика твердого тіла» для груп МВ (формат Word та PDF )
  • Завдання на РГР «Кінематика твердого тіла» для груп МЛ
  • Варіанти РГР «Кінематика твердого тіла» для груп МЛ-71 і МЛ-72 Word та PDF document
  • Шаблон комп'ютерної частини РГР «Кінематика багатоланкового механізму»
  • Підпрограма «kinematica_2008»
  • Зразок оформлення РГР «Кінематика багатоланкового механізму» zip archive
  • Результати РГР «Кінематика твердого тіла» Розрахункова робота «Кінематика багатоланкового механізму»

 

1. Розробники курсу

Викладачі кафедри теоретичної механіки Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут»

Левчук Катерина Григорівна

- Керівник проекту - к. т. н., доцент
Левчук Катерина Григорівна

Степаненко Світлана Григорівна

- асистент
Степаненко Світлана Григорівна

При розробці дистанційного курсу автори врахували науково-методичні поради доцентів, кандидатів фізико-математичих наук Шальди Людмили Мирославівни та Ільчишиної Діни Іванівни, які викладають механіку в НТУУ «КПІ» більше 30 років.

а також використали сучасні підручники:

  • В.І.Векерик, Д.І.Ільчишина, К.Г.Левчук, І.В.Цідило, Л.М.Шальда. Теоретична механіка. Івано-Франківськ. «Факел», 2006.
  • К.Г.Левчук, С.Г.Степаненко. Кінематика багатоланкового механізму в середовищі Maple.К.: Видавництво НТУУ «КПІ», 2006.
  • В.І.Векерик, І.В.Кузьо, І.П.Смерека, К.Г.Левчук, М.В.Лисканич, І.В.Цідило. Альбом з теоретичної механіки. Частина 1. Статика: Кінематика. Наочний посібник. Івано-Франківськ. «Факел», 2008.

Дистанційний курс проілюстровано анімованими механічними моделями, виконаними під керівництвом авторів проекту студентами механіко-машинобудівного інституту в математичному пакеті Maple.

Під час впровадження курсу активно співпрацювали студенти механіко-машинобудівного інституту (рік вступу 2007)

наші перші пташки