力學與現(xiàn)代生活

前言

本書第一版自2001年出版之后，不僅受到了復旦大學綜合教育類公共選修課“力學與現(xiàn)代工程”的選修同學們的熱烈歡迎，而且也受到兄弟高校一些同學和老師們的喜愛．對于這些同學和老師們的厚愛，我們既感到很高興又感到很不安。高興的是我們在力學科普教學方面的一些想法和實踐得到了大家的認可，不安的是由于時間有限和水平有限，該書中存在很多不足和錯誤之處。所以，我們一直想對該書第一版進行一次較為系統(tǒng)的修訂。  2007年，在復旦大學出版社范仁梅同志的建議和支持下，我們決定出版該書的第二版．考慮到由于我們國家近些年來無論是在城市建設、道路建設方面，還是在航空航天等方面發(fā)展都非常迅速，期間產生了大量與力學有關的工程問題，因此就想在第二版中適當增加一些這方面的內容。同時，對第一版中的一些錯誤進行修正，替換一些不夠準確的圖表。另外，根據(jù)上課過程中和同學們的交流的結果，決定對部分章節(jié)的次序和內容也進行調整，將耳蝸力學部分由第二章“力與振動”調換到第五章“生命、人類健康和力學”。最后，對一直關注本書和關心我們的各位老師、同學表示由衷的感謝，并且希望大家繼續(xù)對書中的錯誤和不足之處給予批評指正。

內容概要

本書是上海市重點教材之一，是一本面向大學人文學科和社會學科等各專業(yè)學生的綜合知識與文化素質教材。書中通過分析人類生活中和人類建設的重大工程中所遇到的力學問題，闡述力學的基本方法、基本概念和基本內容。通過本課程的學習，學生能初步了解力學這門既古老又朝氣蓬勃，既有系統(tǒng)理論又在人類生活中廣泛應用的學科的大概輪廓。   本書主要解釋一些人類生活和重大工程中的力學原理，對力學理論不作系統(tǒng)闡述，這是一本高級科學知識和科學方法的普及讀物，可作為綜合性大學和工科大學綜合知識或素質教育的教材，也可作為力學學科入門的啟蒙教材，同時也可作為行政和人力資源管理部門了解力學學科在經濟建設中作用的參考資料。

作者簡介

丁光宏，1963年7月16日生，復旦大學數(shù)學系本科獲理學學士，復旦大學應用力學系研究生獲理學碩士，現(xiàn)任復旦大學生物力學研究所所長。

書籍目錄

第一章 緒論 　1.1 力學是怎樣的一門學科 　1.2 歷史的啟迪 第二章 力與振動 　2.1 自由振動 　　2.1.1 無阻尼自由振動 　　2.1.2 阻尼自由振動 　2.2 受迫振動 　　2.2.1 受迫振動分析 　　2.2.2 共振　2.3 有害振動的防范 　　2.3.1 汽車減震 　　2.3.2 船舶的穩(wěn)定 　　2.3.3 超高層建筑中的風阻尼器 　2.4 地震與波 　　2.4.1 構造性地震與地震波 　　2.4.2 地震參數(shù)測定 　2.5 夜半鐘聲怎樣到客船 　　附錄A 科學家簡介——馮·卡門 第三章 力學——航天航空的基石 　3.1 從運動中采集活力:流體動力學 　3.2 空氣動力學是飛機飛得又快又穩(wěn)的保證 　　3.2.1 升力 　　3.2.2 阻力 　　3.2.3 層流與湍流 　　3.2.4 流動分離 　3.3 超音速飛行——從夢想到現(xiàn)實 　　3.3.1 超音速流動的特殊現(xiàn)象:激波 　　3.3.2 跨音速飛行面積律 　　3.3.3 跨音速飛行能手——變后掠翼飛機 　　3.3.4 噴氣式飛機 　3.4 從“阿波羅”登月計劃談火箭 　　3.4.1 運載火箭的基本結構 　　3.4.2 運載火箭的飛行程序 　　3.4.3 “阿波羅”登月工程 　3.5 挑戰(zhàn)太空的航天器 　　3.5.1 人造地球衛(wèi)星 　　3.5.2 載人飛船（宇宙飛船） 　　3.5.3 載人航天飛機 　　附錄A 卡門ˉˉ錢學森公式 　　附錄B 齊奧爾科夫斯基推導的火箭運動公式 　　附錄C 科學家簡介——普朗特 第四章 材料工程中的力學 　4.1 材料的功能與力學特性 　4.2 力學在新材料開發(fā)中的應用 　　4.2.1 多層膜微細結構 　　4.2.2 復合材料 　　4.2.3 新型陶瓷 　　4.2.4 智能材料 　　4.2.5 高分子材料　4.3 生物大分子構象與最小能量原理 第五章 生命、人類健康與力學 第六章 人類的生存環(huán)境與力學 第七章 能源工業(yè)的核心問題 參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：第一章　緒論1.1　力學是怎樣的一門學科力學是研究力對物體作用的科學，首先，它是所有自然科學的主要部分。近代科學的發(fā)展發(fā)端于牛頓（Newton）對力學定律的闡明，牛頓在建立經典力學過程中創(chuàng)造的現(xiàn)代自然科學方法論不僅奠定了科學大廈的基礎，而且始終貫穿著整個自然科學的研究，指導著各門自然科學的發(fā)展。其次，力學又是眾多應用科學特別是工程科學的基礎，它是人類改造自然的工具。當代許多重要工程技術，如：宇航工程、土木工程、機械工程、海洋工程等都是以力學為基礎的，在這些工程中遇到的許多重大技術難題都是力學問題。不僅如此，力學的定量建模方法還廣泛應用到經濟、金融和管理等其他領域。因此，力學已從一門基礎學科發(fā)展成以工程技術為背景的應用基礎學科，當今幾乎所有的工程技術領域都離不開力學，它已滲透到工程技術的各個領域。力是力學中的最基本概念之一，它是使物體發(fā)生形變或產生加速度的外因。物體受力的作用往往同時產生兩種效應：一種是使物體發(fā)生形變，稱為力的內效應；另一種是使物體運動狀態(tài)發(fā)生改變，稱為力的外效應。當一個物體受到另一個物體的力的作用時，無論受力物體是否運動它都會發(fā)生形變，但在研究物體的運動時（如地球受萬有引力作用圍繞太陽運動）其形變通?？梢院雎裕簿褪钦f不考慮力的內效應，這時受力物體稱為剛體。在我們的日常生活中天天都與力打交道，在漢語辭典中有關“力”的詞條多達700多個，如：“力所能及”、“力透紙背”、“聲嘶力竭”等。但直到1687年牛頓才在他的《自然哲學的數(shù)學原理》中給出了力的嚴格科學定義。在牛頓之前的經典力學中力只是一種方法論性質的工具，但牛頓提出的力是一種定量的概念，它代表剛體質量和加速度的乘積，這個正確概念的引進為物理學乃至整個自然科學奠定了理論基礎。

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