理論力學

前言

本書是作者在近幾年研究教學改革基礎上，結合清華大學理論力學教研組的教學經(jīng)驗寫成的。編寫這套《理論力學》教材主要目的是為了適應當前國內(nèi)教學改革的需要，用較少的時間講授理論力學的基本內(nèi)容，希望能夠既節(jié)省授課學時，又不降低課程的基本要求。在編寫中作者遵循如下4個原則：（1）以牛頓力學和分析力學為兩條并行的主線貫穿整套教材，內(nèi)容完整、結構緊湊、敘述嚴謹、邏輯性強；（2）以微積分、線性代數(shù)以及物理課的力學部分為基礎，重點介紹最有理論力學課程特點的基礎內(nèi)容；（3）重點講授動力學內(nèi)容和分析力學方法，因為它們在理論和應用方面都更有價值，內(nèi)容也更豐富；f41從多種不同的角度講解基本概念、基本公式和基本方法，既有嚴格的數(shù)學證明，有又形象直觀的物理解釋。本套教材包括主教材一《理論力學》、學生學習指導書一《理論力學輔導與習題集》、教師教學參考書一《理論力學（教師參考書）》和一張供課堂使用的教學多媒體光盤。本書為《理論力學》主教材，分4篇共12章。第1篇是運動學，包括兩章。第1章是點的運動學，介紹點的運動的矢量描述法、直角坐標描述法、自然坐標描述法、極坐標描述法以及球坐標描述法。第2章是剛體運動和復合運動，包括剛體一般運動、定點運動、平面運動、點的復合運動和剛體復合運動。這一章首先介紹如何用矢量和矩陣描述剛體的一般運動，推導出一般運動的速度和加速度公式，引入角速度和角加速度概念，然后介紹在定點運動和平面運動中如何具體應用這些公式求解剛體運動學問題，并通過例題介紹了幾種常用的處理平面運動問題的方法；最后介紹了復合運動的思想和方法，引入相對導數(shù)的概念。在點的復合運動部分給出了最一般情況下點的速度和加速度合成公式，例題包括了牽連運動為平動、定軸轉動以及平面運動的情況。在剛體復合運動部分給出了最一般情況下剛體角速度和角加速度合成公式，例題包括了繞平行軸的定軸轉動合成、繞相交軸的定軸轉動合成的情況。

內(nèi)容概要

本書以牛頓力學和分析力學為兩條并行主線貫穿整個課程，以微積分、線性代數(shù)以及物理課的力學部分為基礎，重點介紹理論力學特點的基礎內(nèi)容，重點講授動力學內(nèi)容和分析力學方法，并從多種不同的角度講解基本概念、基本公式和基本方法。全書共分為運動學、靜力學、動力學和動力學專題四篇。    本書可作為高等院校機械、土建、水利、航空和力學等專業(yè)的理論力學或工程力學課程教材，也可供有關技術人員作為自學用書。

作者簡介

李俊峰，清華大學航天航空學院教授，博士生導師，莫斯科大學數(shù)學力學系博士。研究方向是航天器動力學與控制，曾獲國家科技進步獎。1995年至今在清華大學主講理論力學等多門課程，曾獲國家級教學成果獎、北京市教學名師獎。學術兼職有：中國空間科學學會常務理事，中國宇航學會空間控制委員會副主任，中國力學學會一般力學委員會副主任，《宇航學報》、《力學學報》、《空間科學學報》、《動力學與控制學報》、《控制技術與應用》、《力學與實踐》等編委。張雄，博士，清華大學航天航空學院教授，博士生導師，工程動力學研究所所長。2004年入選教育部首批新世紀優(yōu)秀人才支持計劃，先后獲教育部自然科學獎一等獎和二等獎、北京市教育創(chuàng)新標兵、北京市高等教育教學成果獎二等獎、清華大學青年教師教學優(yōu)秀獎、清華大學優(yōu)秀教學軟件一等獎、清華大學教學工作優(yōu)秀成果獎二等獎。兼任中國力學學會計算力學專業(yè)委員會委員、北京振動工程學會副理事長、《International、Journal of Computational Methods》編委、《計算力學學報編委》，主要從事計算力學和沖擊動力學方面的研究。已出版《無網(wǎng)格法》、《計算動力學》、《工程彈性力學與有限元法》、《理論力學》等專著與教材。

書籍目錄

緒論第I篇  運動學  第1章  點的運動學    1．1  矢量描述法    1．2  直角坐標描述法    1．3  自然坐標描述法    1．4  極坐標描述法    1．5  曲線坐標描述法    本章小結    概念題    習題  第2章  剛體運動學    2．1  剛體的運動形式    2．2  剛體運動的矢量一矩陣描述      2．2．1  剛體的運動方程      2．2．2  剛體上任意點的速度和加速度      2．2．3  剛體定軸轉動    2．3  剛體平面運動      2．3．1  運動方程      2．3．2  剛體上任意點的速度和加速度      2．3．3  速度分析      2．3．4  加速度分析    2．4  剛體定點運動      2．4．1  剛體定點運動的幾何描述      2．4．2  剛體定點運動的解析描述    本章小結    概念題    習題  第3章  復合運動    3．1  點的復合運動      3．1．1  運動方程      3．1．2  矢量的絕對導數(shù)和相對導數(shù)      3．1．3  速度合成定理      3．1．4  加速度合成定理    3．2  剛體復合運動      3．2．1  角速度合成      3．2．2  角加速度合成    本章小結    概念題    習題第II篇  靜力學  第4章  幾何靜力學    4．1  力系的主矢量與主矩    4．2  力系的等效與簡化    4．3  受力分析與剛體平衡    4．4  平面力系的平衡方程    4．5  考慮摩擦的平衡問題    4．6  剛體系的平衡      4．6．1  組合結構      4．6．2  桁架      4．6．3  機構    本章小結    概念題    習題……第III篇  動力學第IV篇  動力學專題附錄習題答案參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：機械振動是工程中常見的現(xiàn)象，例如鐘擺的振動、發(fā)動機運轉時的振動、結構物在陣風、波浪或地震作用下引起的振動等。機械振動是系統(tǒng)在平衡位形附近的往復運動。振動會產(chǎn)生噪聲，降低機器、儀表的精度和使用壽命，甚至使結構物破壞，造成災難性的后果。另一一方面，工程中也常利用振動，例如振動送料、振動打樁等。掌握機械振動的基本規(guī)律，可以更好地利用有益的振動，減少振動的危害。在振動理論中，常把作用于物體或系統(tǒng)的力稱為激勵，系統(tǒng)的運動規(guī)律稱為響應，系統(tǒng)的力學性質稱為系統(tǒng)特性。從激勵特性來看，振動可以分為自由振動、強迫振動、自激振動、參激振動和隨機振動等。外界激勵停止后系統(tǒng)的振動稱為自由振動，系統(tǒng)在外界激勵作用下的振動稱為強迫振動。系統(tǒng)在自身運動誘發(fā)出來的激勵作用下，也可能產(chǎn)生和維持的振動，稱之為自激振動。例如演奏提琴所發(fā)出的樂聲，就是琴弦的自激振動所致。車床切削加工時所發(fā)生的激烈的高頻振動，架空電纜在風作用下發(fā)生與風向垂直的上下振動（也稱為舞動），以及飛機機翼的顫振等，都屬于自激振動。由于系統(tǒng)本身的參數(shù)隨時間周期性變化而產(chǎn)生的振動稱為參激振動。例如人在蕩秋千時，人體的下蹲及站直使得秋千的折合擺長發(fā)生周期性變化，秋千在初始小擺角下被越蕩越高，產(chǎn)生參激振動。系統(tǒng)在非確定性的隨機激勵下所作的振動稱為隨機振動。行駛在公路上的汽車的振動就是隨機振動的典型例子。

編輯推薦

《理論力學(第2版)》主要特色：以現(xiàn)代的觀點講授經(jīng)典力學，避免與物理課程內(nèi)容重疊，突出理論力學的核心與特色。牛頓力學與分析力學并重，作為兩條并行的主線貫穿全書，注重這兩個理論體系的聯(lián)系。以動力學為核心，運動學為先導，從一般到特殊講授靜力學和運動學。每章在正文和習題之外還有：內(nèi)容提要——在正文之前簡要說明主要內(nèi)容和所需基礎知識，本章小結——列出主要知識點，概念題——幫助讀者檢查對基本概念的理解情況。

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