力學(xué)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(fù)旦大學(xué)綜合教育類公共選修課“力學(xué)與現(xiàn)代工程”的選修同學(xué)們的熱烈歡迎，而且也受到兄弟高校一些同學(xué)和老師們的喜愛．對于這些同學(xué)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(xué)科普教學(xué)方面的一些想法和實(shí)踐得到了大家的認(rèn)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(jìn)行一次較為系統(tǒng)的修訂。  2007年，在復(fù)旦大學(xué)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(shè)、道路建設(shè)方面，還是在航空航天等方面發(fā)展都非常迅速，期間產(chǎn)生了大量與力學(xué)有關(guān)的工程問題，因此就想在第二版中適當(dāng)增加一些這方面的內(nèi)容。同時，對第一版中的一些錯誤進(jìn)行修正，替換一些不夠準(zhǔn)確的圖表。另外，根據(jù)上課過程中和同學(xué)們的交流的結(jié)果，決定對部分章節(jié)的次序和內(nèi)容也進(jìn)行調(diào)整，將耳蝸力學(xué)部分由第二章“力與振動”調(diào)換到第五章“生命、人類健康和力學(xué)”。最后，對一直關(guān)注本書和關(guān)心我們的各位老師、同學(xué)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(nèi)容概要

本書是上海市重點(diǎn)教材之一，是一本面向大學(xué)人文學(xué)科和社會學(xué)科等各專業(yè)學(xué)生的綜合知識與文化素質(zhì)教材。書中通過分析人類生活中和人類建設(shè)的重大工程中所遇到的力學(xué)問題，闡述力學(xué)的基本方法、基本概念和基本內(nèi)容。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能初步了解力學(xué)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(yīng)用的學(xué)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(xué)原理，對力學(xué)理論不作系統(tǒng)闡述，這是一本高級科學(xué)知識和科學(xué)方法的普及讀物，可作為綜合性大學(xué)和工科大學(xué)綜合知識或素質(zhì)教育的教材，也可作為力學(xué)學(xué)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(xué)學(xué)科在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中作用的參考資料。

作者簡介

丁光宏，1963年7月16日生，復(fù)旦大學(xué)數(shù)學(xué)系本科獲理學(xué)學(xué)士，復(fù)旦大學(xué)應(yīng)用力學(xué)系研究生獲理學(xué)碩士，現(xiàn)任復(fù)旦大學(xué)生物力學(xué)研究所所長。

書籍目錄

第一章 緒論 　1.1 力學(xué)是怎樣的一門學(xué)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(fēng)阻尼器 　2.4 地震與波 　　2.4.1 構(gòu)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(xué)家簡介——馮·卡門 第三章 力學(xué)——航天航空的基石 　3.1 從運(yùn)動中采集活力:流體動力學(xué) 　3.2 空氣動力學(xué)是飛機(jī)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(shí) 　　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(jī) 　　3.3.4 噴氣式飛機(jī) 　3.4 從“阿波羅”登月計(jì)劃談火箭 　　3.4.1 運(yùn)載火箭的基本結(jié)構(gòu) 　　3.4.2 運(yùn)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(jī) 　　附錄A 卡門ˉˉ錢學(xué)森公式 　　附錄B 齊奧爾科夫斯基推導(dǎo)的火箭運(yùn)動公式 　　附錄C 科學(xué)家簡介——普朗特 第四章 材料工程中的力學(xué) 　4.1 材料的功能與力學(xué)特性 　4.2 力學(xué)在新材料開發(fā)中的應(yīng)用 　　4.2.1 多層膜微細(xì)結(jié)構(gòu) 　　4.2.2 復(fù)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(gòu)象與最小能量原理 第五章 生命、人類健康與力學(xué) 第六章 人類的生存環(huán)境與力學(xué) 第七章 能源工業(yè)的核心問題 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第一章　緒論1.1　力學(xué)是怎樣的一門學(xué)科力學(xué)是研究力對物體作用的科學(xué)，首先，它是所有自然科學(xué)的主要部分。近代科學(xué)的發(fā)展發(fā)端于牛頓（Newton）對力學(xué)定律的闡明，牛頓在建立經(jīng)典力學(xué)過程中創(chuàng)造的現(xiàn)代自然科學(xué)方法論不僅奠定了科學(xué)大廈的基礎(chǔ)，而且始終貫穿著整個自然科學(xué)的研究，指導(dǎo)著各門自然科學(xué)的發(fā)展。其次，力學(xué)又是眾多應(yīng)用科學(xué)特別是工程科學(xué)的基礎(chǔ)，它是人類改造自然的工具。當(dāng)代許多重要工程技術(shù)，如：宇航工程、土木工程、機(jī)械工程、海洋工程等都是以力學(xué)為基礎(chǔ)的，在這些工程中遇到的許多重大技術(shù)難題都是力學(xué)問題。不僅如此，力學(xué)的定量建模方法還廣泛應(yīng)用到經(jīng)濟(jì)、金融和管理等其他領(lǐng)域。因此，力學(xué)已從一門基礎(chǔ)學(xué)科發(fā)展成以工程技術(shù)為背景的應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科，當(dāng)今幾乎所有的工程技術(shù)領(lǐng)域都離不開力學(xué)，它已滲透到工程技術(shù)的各個領(lǐng)域。力是力學(xué)中的最基本概念之一，它是使物體發(fā)生形變或產(chǎn)生加速度的外因。物體受力的作用往往同時產(chǎn)生兩種效應(yīng)：一種是使物體發(fā)生形變，稱為力的內(nèi)效應(yīng)；另一種是使物體運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變，稱為力的外效應(yīng)。當(dāng)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(yùn)動它都會發(fā)生形變，但在研究物體的運(yùn)動時（如地球受萬有引力作用圍繞太陽運(yùn)動）其形變通?？梢院雎?，也就是說不考慮力的內(nèi)效應(yīng)，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(guān)“力”的詞條多達(dá)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(xué)的數(shù)學(xué)原理》中給出了力的嚴(yán)格科學(xué)定義。在牛頓之前的經(jīng)典力學(xué)中力只是一種方法論性質(zhì)的工具，但牛頓提出的力是一種定量的概念，它代表剛體質(zhì)量和加速度的乘積，這個正確概念的引進(jìn)為物理學(xué)乃至整個自然科學(xué)奠定了理論基礎(chǔ)。

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