Джашитов В.Э., Панкратов В.М., Голиков А.В. Мультимедийный курс ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ МЕХАНИКИ:
Теория и компьютерный эксперимент: 29 лекций с раздаточным материалом. 24 КОМПЬЮТЕРНЫЕ МОДЕЛИ ФИЗИЧЕСКИХ СИСТЕМ с широким диапазоном настроек. + CD !! Изд. 2

– 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. <...>

ВАЖНО: информация по работе с CD

Скачать дополнительные файлы к мультимедийному курсу (см. выше).

Перед началом работы с диском прочтите файл «readme.txt».

После копирования файлов с диска на Ваш компьютер необходимо убрать атрибут «только чтение» для всех файлов, имеющих расширение «dat».

Об авторах

Профессор кафедры теоретической механики Саратовского государственного технического университета, доктор технических наук. Главный научный сотрудник, заведующий лабораторией Института проблем точной механики и управления РАН (г. Саратов). Действительный член Академии навигации и управления движением, член-корреспондент Российской академии космонавтики имени К.Э.Циолковского. Область научных интересов – инерциальные навигационные приборы и системы, теория возмущенных гироскопических датчиков и систем. Автор более 160 научных работ.
Владимир Михайлович ПАНКРАТОВ

Профессор, доктор технических наук, заместитель директора по науке Института проблем точной механики и управления РАН (г.Саратов). Почетный работник высшего профессионального образования РФ. Действительный член Академии навигации и управления движением и Российской академии космонавтики имени К.Э.Циолковского. Область научных интересов – механика возмущенных гироскопических приборов и систем. Автор более 150 научных работ и 30 изобретений.
Алексей Викторович ГОЛИКОВ

Кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник Института проблем точной механики и управления РАН (г.Саратов). Область научных интересов – математическое моделирование и программирование динамических процессов в инерциальных датчиках, приборах и системах. Автор более 30 научных работ.