Настоящая книга представляет собой печатный вариант электронного курса лекций по теоретической механике, разработанного и читаемого с применением компьютерных технологий. Книга является неотъемлемой частью мультимедийного комплекса, включающего в себя электронный и печатный варианты, взаимно дополняющие друг друга. Цель создания мультимедийного комплекса лекций по теоретической механике --- выработка у будущих специалистов правильного понимания закономерностей развития научного познания, углубленное изучение фундаментальных и прикладных научных аспектов исследования современных технических систем и подвижных материальных объектов. Содержание курса включает в себя три базовых раздела: статика, кинематика, динамика, а также дополнительные разделы: элементы аналитической механики, элементы теории удара, элементы нелинейной динамики и теории детерминированного хаоса в механических системах. В печатном варианте электронного курса представлен основной текстовый и графический материал лекций, изложены основные особенности методики проведения лекций и приведено описание программных модулей, реализующих динамическую визуализацию движения механизмов, а также правил работы с программами. Книга и электронный вариант курса предназначены для преподавателей, читающих данный курс лекций; могут быть использованы для дистанционного обучения студентов и аспирантов естественно-научных специальностей, а также для самообучения. От авторов
Настоящая книга представляет собой составную (печатную) часть мультимедийного проекта, в который входит электронный курс лекций по теоретической механике с применением компьютерных технологий, записанного на CD или другие носители информации.
Для базового варианта общий объем курса 210 часов. Из них: лекции 51 час; практические занятия -- 51 час; самостоятельная работа 108 часов.
Данная книга предназначена для преподавателей, читающих этот курс лекций, и она может быть использована для дист нционного обучения студентов и аспирантов естественно-научных и технических специальностей и их самообучения.
В печатном варианте представлен основной текстовый и графический материал лекций, изложены основные особенности методики проведения лекций и приведено описание программных модулей, реализующих динамическую визуализацию движения рассматриваемых мех низмов, а также правил работы с программами. Электронный вариант курса может воспроизводиться непосредственно с CD, если нет необходимости менять исходные данные в программных модулях.
В противном случае необходимо скопировать содержимое CD на жесткий диск компьютера.
-- Знакомство с основными понятиями и положениями теоретической механики.
-- Знания основных законов, методов, задач и направлений развития теоретической механики.
-- Знания о методах вывода уравнений движения и равновесия материальных объектов.
-- Представление об основных математических моделях, используемых в теоретической механике, и о новых подходах и задачах теоретической механики в области исследования нелинейных динамических систем.
-- Умение выводить и анализировать уравнения движения и равновесия, составляющие основу математических моделей подвижных и взаимодействующих материальных объектов.
-- Умение и навыки применять полученные знания по теоретической механике для решения научных и инженерных задач при проектировании новых конструкций, приборов, машин, сооружений и других технических объектов и систем.
-- Умение и навыки самообучения, т.е. студенту прививаются такие знания и навыки, которые позволят ему в дальнейшей работе всю необходимую дополнительную информацию находить и усваивать с мостоятельно.
Прежде чем приступить к изложению основного материала, рассмотрим несколько важных вопросов, ответы на которые позволят читателю яснее понять суть и смысл данной книги.
-- Этот курс, читаемый студентам -- будущим специалистам в области естественно-научных и технических дисциплин включает в себя весьма сложный, как по содержанию, так и по форме, учебный материал.
-- В настоящее время неуклонно повышаются требования к качеству образования студентов при одновременном сокращении времени на обучение.
-- Необходимы существенный рост эффективности обучающего процесса и оптимизация преподавания.
Да, поскольку накопленный интеллектуальный опыт преподавания и имеющиеся возможности современных стандартных и специально разработанных программных и аппаратных средств позволяют проводить обучение не только с помощью "мела и доски", но и с помощью компьютера, мультимедийного проектора и специально разработанного программного обеспечения.
-- Разработка методики чтения лекций и применения программных средств.
-- Создание необходимого дидактического, алгоритмического и программного обеспечения.
-- Весь материал курса (рис. А.1) разбит на разделы и представлен в виде пакетов презентационных слайдов в стандартной программной среде PowerPoint и программ математического моделирования рассматриваемых материальных точек и систем, твердых тел, механизмов и устройств.
-- В курсе лекций предусмотрено компьютерное математическое моделирование, анимация и динамическая одно- двух- и трехмерная визуализация решений кинематических и динамических уравнений движения материальных точек, тел и механизмов (рис. А.2). При этом предусмотрен вывод основных кинематических и динамических характеристик (векторов скоростей, сил и других), изменяющихся в процессе движения материальной точки, твердого тела или механизм и их графиков, как функций времени. В необходимых случаях движение тела или механизма можно посмотреть с различных ракурсов, управляя поворотом рисунка при нажатой левой клавиши мыши компьютера.
Для динамической визуализации разработано специализированное программное обеспечение c использованием программного комплекса Borland C++ Builder и графического интерфейса Open GL.
Вызов специализированных программ из презентаций PowerPoint осуществляется с помощью гиперссылок.
Математическое моделирование и динамическая визуализация позволяет наглядно представить функционирование того или иного рассматриваемого механизма и изучить влияние параметров на его движение.
-- Разработанное программное обеспечение адаптировано к станд ртной вычислительной среде персональных компьютеров, использует типовую операционную систему Windows, требуемая оперативная п мять 512 МБ, оно полностью автономно и не требует дополнительных программных средств.
-- Сложные рисунки, формулы, графики, таблицы, примеры, задания для самостоятельной работы, программа курса лекций и т.п. распечатываются и выдаются студентам по мере необходимости на лекциях как раздаточный материал (рис. А.3).
Общий объем компьютерного курса, включая все презентации слайд-шоу, программы динамической визуализации и раздаточный материал, не более 120 МБ.
-- При чтении лекций используется ноутбук, мультимедийный проектор с достаточной яркостью, чтобы слайды были хорошо видны с любого места в аудитории при дневном освещении и большой экран.
При разработке компьютерного курса лекций по теоретической механике использованы учебники, задачники и книги выдающихся ученых по теоретической механике и работы авторов данной книги [1--17].
Компьютерный курс лекций по теоретической механике зарегистрирован [12] в Фонде алгоритмов и программ государственного координационного центра информационных технологий (рис. А.4).
-- Практически полное отсутствие надобности в работе "с мелом и доской" и существенное сокращение времени на выполнение других рутинных операций (диктовка программы курса и литературы, вопросов к экзамену и др.).
-- Гибкая и эффективная система компоновки, изменения и модернизации научного и учебного материала курса путем замены, добавления и исключения тех или иных его фрагментов.
-- Возможность демонстрации (в виде рисунков, фотографий, нимационных и видеофильмов, включения дополнительных презентаций и т.д.), сложных кинематических схем механизмов, реальных конструкций приборов и механизмов, их работы, исторических, документальных и других материалов.
-- Возможность подключения к Интернету в режимах on-line или off-line и использования из него тех или иных необходимых данных и материалов, например, материалов конференций.
Применение разработанной методики и программных средств, позволяет, на взгляд авторов, решить следующие важные педагогические задачи.
Для студентов -- это углубленное изучение, понимание и усвоение сложного материала, повышение интереса к предмету исследования и возможность изучения самых новых достижений в области теоретической механики.
Для лектора -- оптимизация и повышение эффективности обучения, обеспечение наглядности результатов.
В целом, применение предлагаемого подхода должно способствовать решению важной задачи подготовки научно образованных, квалифицированных специалистов, разработчиков и создателей современной техники.
Текстовый и графический материал книги полностью соответствует электронному варианту лекций по теоретической механике с программами динамической визуализации, записанному на CD диске или другом носителе.
Этот печатный материал может быть использован преподавателями и студентами как руководство при самостоятельном изучении курса или при дистанционном обучении, естественно за исключением динамической визуализации решений кинематических и динамических уравнений движения материальных точек, тел, механизмов и приборов.
Для ориентации при изучении материала, в печатной версии, около текста, рисунков, формул, таблиц и других, которые предполагается использовать, как раздаточный материал, стоит пометка (РМ).
Эта пометка означает, что в специальной папке "Раздаточный м териал" электронной версии курса лекций имеется этот материал, который можно распечатать в необходимом количестве экземпляров и раздать его студентам.
Если в электронной версии используется анимация стандартными средствами программной среды PowerPoint, в тексте печатной версии стоит значок (А).
Если в программе динамической визуализации имеется возможность просмотра (при нажатой левой клавиши мыши) механизма с различных ракурсов, то в тексте печатной версии стоит значок (Р).
В том месте материала, где в электронной версии необходимо использовать разработанное программное обеспечение, в тексте изображается управляющая кнопка с гиперссылкой, с помощью которой вызывается из презентационного слайда программа динамической визуализации, другая презентация и т.д. <...> Издание: обложка. Параметры: формат: 60x90/16, стр.
Товар 141/250
