理論力學(xué)

前言

本書(shū)是根據(jù)國(guó)家教育部高等學(xué)校工科本科理論力學(xué)課程（中、少學(xué)時(shí)）教學(xué)的基本要求、教育部工科力學(xué)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)面向21世紀(jì)工科力學(xué)課程教學(xué)改革的要求編寫(xiě)而成的。在編寫(xiě)過(guò)程中，作者根據(jù)多年來(lái)在理論力學(xué)教學(xué)中積累的經(jīng)驗(yàn)，注意汲取同類教材的精華，試圖用現(xiàn)代和實(shí)用的觀點(diǎn)闡述理論力學(xué)的核心內(nèi)容和方法，既保持了本課程的基本要求，又注意與先修的高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理的銜接及向材料力學(xué)等后續(xù)課的過(guò)渡。在優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)，加強(qiáng)學(xué)生能力的培養(yǎng)，全書(shū)特點(diǎn)概括如下：（1）充分利用先修課程的基礎(chǔ)，減少課程間內(nèi)容的重復(fù).教材內(nèi)容做了較大幅度的整合和調(diào)整，變先講靜力學(xué)為先講運(yùn)動(dòng)學(xué)，提高起點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主觀能動(dòng)性。（2）由于分析力學(xué)方法在近代計(jì)算力學(xué)中日益顯示出其重要性，因此，適當(dāng)補(bǔ)充了分析運(yùn)動(dòng)學(xué)的內(nèi)容，以培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用矢量力學(xué)和分析力學(xué)兩種方法解決問(wèn)題的能力，同時(shí)便于約束、自由度、廣義坐標(biāo)等概念在靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)中的應(yīng)用。（3）在動(dòng)力學(xué)中，改變傳統(tǒng)教材體系，先講動(dòng)能定理，然后將動(dòng)量定理和動(dòng)量矩定理合并成動(dòng)量原理講授，再講達(dá)朗伯原理，以此突出動(dòng)能定理處理單自由度已知主動(dòng)力求運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，克服動(dòng)量定理不能處理先求運(yùn)動(dòng)再求動(dòng)反力的問(wèn)題，同時(shí)有利于學(xué)生理解動(dòng)量原理和達(dá)朗伯原理在處理動(dòng)力學(xué)問(wèn)題上的等價(jià)性。（4）注重以工程實(shí)際為背景，加深對(duì)物理概念的闡述和工程建模能力的培養(yǎng)，重視對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的分析，而不僅限于特定瞬時(shí)或特定位置的運(yùn)動(dòng)。因此，也適當(dāng)加強(qiáng)建立和處理運(yùn)動(dòng)方程及運(yùn)動(dòng)微分方程的訓(xùn)練。（5）本書(shū)定位明確，可作為高等學(xué)校相關(guān)專業(yè)本科及?？评碚摿W(xué)課程（中、少學(xué)時(shí)）的教材。（6）本書(shū)選配了一定數(shù)量的典型例題、思考題和習(xí)題供教師和學(xué)生選用。本書(shū)內(nèi)容分三篇，共10章。緒論、第一篇運(yùn)動(dòng)學(xué)（第1－3章）、第二篇靜力學(xué)（第4－6章）由王愛(ài)勤編寫(xiě)，第三篇?jiǎng)恿W(xué)（第7－10章）由商澤進(jìn)編寫(xiě)。王愛(ài)勤擔(dān)任主編，負(fù)責(zé)全書(shū)統(tǒng)稿、修改和定稿工作。在編寫(xiě)過(guò)程中，長(zhǎng)安大學(xué)力學(xué)系的老師們給予了大力的支持與幫助，同時(shí)，編者還參考了國(guó)內(nèi)外一些優(yōu)秀教材，并選用了其中部分例題和習(xí)題。在出版過(guò)程中，西北工業(yè)大學(xué)出版社的同志付出了辛勤的勞動(dòng)，在此一并表示誠(chéng)摯的謝意。由于編者水平有限，欠妥之處在所難免，懇請(qǐng)同行及讀者批評(píng)指正。編  者2009年1月

內(nèi)容概要

本書(shū)是根據(jù)教育部高等學(xué)校工科本科理論力學(xué)課程（中、少學(xué)時(shí)）教學(xué)的基本要求和教育部工科力學(xué)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)面向21世紀(jì)工科力學(xué)課程教學(xué)改革的要求編寫(xiě)而成的。全書(shū)共三篇十章，分別闡述了運(yùn)動(dòng)學(xué)、靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)的基本理論，取材得當(dāng)，深入淺出。各章例題類型較為全面并配有思考題和習(xí)題，適用于課堂教學(xué)。    本書(shū)可作為高等學(xué)校工科本科及專科理論力學(xué)課程的教材，也可作為高等職業(yè)、成人教育等相關(guān)專業(yè)的教材，還可供有關(guān)工程技術(shù)人員參考。

書(shū)籍目錄

緒論第一篇 運(yùn)動(dòng)學(xué)　第一章 運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)　　1-1 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)　　1-2 剛體的基本運(yùn)動(dòng)　　1-3 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的分析法　　思考題　　習(xí)題　第二章 點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)　　2-1 點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)的基本概念　　2-2 點(diǎn)的速度合成定理　　2-3 點(diǎn)的加速度合成定理　　思考題　　習(xí)題　第三章 剛體的平面運(yùn)動(dòng)　　3-1 剛體平面運(yùn)動(dòng)的描述　　3-2 平面運(yùn)動(dòng)剛體上點(diǎn)的速度　　3-3 平面運(yùn)動(dòng)剛體上點(diǎn)的加速度　　思考題　　習(xí)題第二篇 靜力學(xué)　第四章 靜力學(xué)基礎(chǔ)　　4-1 力的概念和靜力學(xué)公理　　4-2 約束和約束反力　　4-3 物體的受力分析及受力圖　　思考題　　習(xí)題　第五章 平面力系　　5-1 力在軸上的投影和力對(duì)點(diǎn)之矩　　5-2 平面力偶理論　　5-3 平面力系的簡(jiǎn)化　　5-4 平面力系的平衡條件和平衡方程．　　5-5 物體系的平衡、靜定和靜不定問(wèn)題　　5-6 考慮摩擦?xí)r的平衡問(wèn)題　　思考題　　習(xí)題　第六章 空間力系　　6-1 力在直角坐標(biāo)軸上的投影　　6-2 力對(duì)點(diǎn)之矩和力對(duì)軸之矩　　6-3 空間力系的平衡方程及其應(yīng)用　　6-4 重心　　思考題　　習(xí)題第三篇 動(dòng)力學(xué)　第七章 動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)　　7-1 動(dòng)力學(xué)基本定律　　7-2 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)微分方程　　思考題　　習(xí)題　第八章 動(dòng)能定理　　8-1 質(zhì)心和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量　　8-2 力的功　　8-3 動(dòng)能　　8-4 動(dòng)能定理　……　第九章 動(dòng)量原理  第十章 達(dá)朗伯原理各章習(xí)題參考答案參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第一篇 運(yùn)動(dòng)學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)是從幾何學(xué)的角度來(lái)觀察物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，也就是不探究引起物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的物理原因（如力、質(zhì)量等），而單獨(dú)研究物體運(yùn)動(dòng)的幾何性質(zhì)，即物體在空間的位置隨時(shí)間變化的規(guī)律，其中，包括物體的運(yùn)動(dòng)軌跡、速度和加速度等。在運(yùn)動(dòng)中所涉及的物體，一般可以抽象為兩種力學(xué)模型：動(dòng)點(diǎn)和剛體。這種抽象往往取決于所討論問(wèn)題的性質(zhì)，而不在于物體本身的大小和形狀。例如，子彈雖小，若要考慮其出槍膛后的旋轉(zhuǎn)，就應(yīng)視為剛體；火車雖長(zhǎng)，若要考察它沿鐵軌運(yùn)動(dòng)的距離、速度和加速度時(shí)，卻可視為動(dòng)點(diǎn)。另外，即使同一物體也可以得到不同的抽象。比如，研究地球相對(duì)于太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的規(guī)律時(shí)，可視為動(dòng)點(diǎn)，而研究其自轉(zhuǎn)規(guī)律時(shí)，可視為剛體。運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的，而運(yùn)動(dòng)的描述是相對(duì)的。研究物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，必須先取另一個(gè)物體作為參考體，與參考體所固連的坐標(biāo)系稱為參考系。參考系是參考體的抽象，由于坐標(biāo)軸可以向空間無(wú)限延伸，因此參考系不受參考體大小和形狀的限制，而應(yīng)理解為與參考體所固連的整個(gè)空間。在不同的參考系上描述同一物體的運(yùn)動(dòng)，將得到不同的結(jié)論。倒如，行駛的車廂內(nèi)放置的物體，對(duì)車廂而言是靜止的，而對(duì)地面來(lái)講則是運(yùn)動(dòng)的。工程問(wèn)題中，如不特別指明，常把參考系固連在地球上。在運(yùn)動(dòng)的描述中要區(qū)別“瞬時(shí)”和“時(shí)間間隔”的不同意義。瞬時(shí)是指某個(gè)確定的時(shí)刻，抽象為時(shí)間坐標(biāo)軸上的一個(gè)點(diǎn)。時(shí)間間隔是指兩個(gè)瞬時(shí)之間的一段時(shí)間，是時(shí)間坐標(biāo)軸上的一個(gè)區(qū)間。在某個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)時(shí)間間隔趨近于零時(shí)，其極限狀態(tài)就是某個(gè)瞬時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)學(xué)的目的，首先是為學(xué)習(xí)動(dòng)力學(xué)打好基礎(chǔ)。其次，運(yùn)動(dòng)學(xué)本身也可直接用于工程實(shí)際。例如在機(jī)械設(shè)計(jì)中對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析已經(jīng)發(fā)展成為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)。在力學(xué)的發(fā)展史中，也正是機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)的研究豐富了運(yùn)動(dòng)學(xué)的內(nèi)容，促進(jìn)了這個(gè)學(xué)科的發(fā)展。運(yùn)動(dòng)學(xué)有兩種不同的研究方法一一矢量法和分析法。矢量法用矢量表示物體的空間位置和運(yùn)動(dòng)特性，利用幾何關(guān)系進(jìn)行計(jì)算，尤其是相對(duì)參考系的引入和運(yùn)動(dòng)合成概念的建立，使得矢量法內(nèi)容更加豐富和深化，直接建立速度合成和加速度合成矢量方程，求解有關(guān)的速度和加速度，而無(wú)須建立運(yùn)動(dòng)方程，這種矢量法又稱合成法。分析法引入坐標(biāo)和約束方程的概念，采用直接對(duì)標(biāo)量方程求導(dǎo)的方法計(jì)算速度和加速度。這兩種方法相互滲透，各具特色。合成法比較直觀，易于對(duì)特定瞬時(shí)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析和計(jì)算；分析法可直接利用計(jì)算機(jī)求解，多用于復(fù)雜機(jī)械運(yùn)動(dòng)全過(guò)程分析。

編輯推薦

《理論力學(xué)》可作為高等學(xué)校工科本科及專科理論力學(xué)課程的教材，也可作為高等職業(yè)、成人教育等相關(guān)專業(yè)的教材，還可供有關(guān)工程技術(shù)人員參考。

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