理論力學

前言

本書是根據(jù)國家教育部高等學校工科本科理論力學課程（中、少學時）教學的基本要求、教育部工科力學課程教學指導委員會面向21世紀工科力學課程教學改革的要求編寫而成的。在編寫過程中，作者根據(jù)多年來在理論力學教學中積累的經(jīng)驗，注意汲取同類教材的精華，試圖用現(xiàn)代和實用的觀點闡述理論力學的核心內(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、大學物理的銜接及向材料力學等后續(xù)課的過渡。在優(yōu)化教學內(nèi)容的同時，加強學生能力的培養(yǎng)，全書特點概括如下：（1）充分利用先修課程的基礎，減少課程間內(nèi)容的重復.教材內(nèi)容做了較大幅度的整合和調(diào)整，變先講靜力學為先講運動學，提高起點，激發(fā)學生的學習興趣和主觀能動性。（2）由于分析力學方法在近代計算力學中日益顯示出其重要性，因此，適當補充了分析運動學的內(nèi)容，以培養(yǎng)學生綜合運用矢量力學和分析力學兩種方法解決問題的能力，同時便于約束、自由度、廣義坐標等概念在靜力學和動力學中的應用。（3）在動力學中，改變傳統(tǒng)教材體系，先講動能定理，然后將動量定理和動量矩定理合并成動量原理講授，再講達朗伯原理，以此突出動能定理處理單自由度已知主動力求運動的特點，克服動量定理不能處理先求運動再求動反力的問題，同時有利于學生理解動量原理和達朗伯原理在處理動力學問題上的等價性。（4）注重以工程實際為背景，加深對物理概念的闡述和工程建模能力的培養(yǎng)，重視對運動過程的分析，而不僅限于特定瞬時或特定位置的運動。因此，也適當加強建立和處理運動方程及運動微分方程的訓練。（5）本書定位明確，可作為高等學校相關(guān)專業(yè)本科及?？评碚摿W課程（中、少學時）的教材。（6）本書選配了一定數(shù)量的典型例題、思考題和習題供教師和學生選用。本書內(nèi)容分三篇，共10章。緒論、第一篇運動學（第1－3章）、第二篇靜力學（第4－6章）由王愛勤編寫，第三篇動力學（第7－10章）由商澤進編寫。王愛勤擔任主編，負責全書統(tǒng)稿、修改和定稿工作。在編寫過程中，長安大學力學系的老師們給予了大力的支持與幫助，同時，編者還參考了國內(nèi)外一些優(yōu)秀教材，并選用了其中部分例題和習題。在出版過程中，西北工業(yè)大學出版社的同志付出了辛勤的勞動，在此一并表示誠摯的謝意。由于編者水平有限，欠妥之處在所難免，懇請同行及讀者批評指正。編  者2009年1月

內(nèi)容概要

本書是根據(jù)教育部高等學校工科本科理論力學課程（中、少學時）教學的基本要求和教育部工科力學課程教學指導委員會面向21世紀工科力學課程教學改革的要求編寫而成的。全書共三篇十章，分別闡述了運動學、靜力學、動力學的基本理論，取材得當，深入淺出。各章例題類型較為全面并配有思考題和習題，適用于課堂教學。    本書可作為高等學校工科本科及?？评碚摿W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。

書籍目錄

緒論第一篇 運動學　第一章 運動學基礎　　1-1 點的運動學　　1-2 剛體的基本運動　　1-3 平面機構(gòu)運動的分析法　　思考題　　習題　第二章 點的合成運動　　2-1 點的合成運動的基本概念　　2-2 點的速度合成定理　　2-3 點的加速度合成定理　　思考題　　習題　第三章 剛體的平面運動　　3-1 剛體平面運動的描述　　3-2 平面運動剛體上點的速度　　3-3 平面運動剛體上點的加速度　　思考題　　習題第二篇 靜力學　第四章 靜力學基礎　　4-1 力的概念和靜力學公理　　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　　習題　第五章 平面力系　　5-1 力在軸上的投影和力對點之矩　　5-2 平面力偶理論　　5-3 平面力系的簡化　　5-4 平面力系的平衡條件和平衡方程．　　5-5 物體系的平衡、靜定和靜不定問題　　5-6 考慮摩擦時的平衡問題　　思考題　　習題　第六章 空間力系　　6-1 力在直角坐標軸上的投影　　6-2 力對點之矩和力對軸之矩　　6-3 空間力系的平衡方程及其應用　　6-4 重心　　思考題　　習題第三篇 動力學　第七章 動力學基礎　　7-1 動力學基本定律　　7-2 質(zhì)點運動微分方程　　思考題　　習題　第八章 動能定理　　8-1 質(zhì)心和轉(zhuǎn)動慣量　　8-2 力的功　　8-3 動能　　8-4 動能定理　……　第九章 動量原理  第十章 達朗伯原理各章習題參考答案參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：第一篇 運動學運動學是從幾何學的角度來觀察物體的運動規(guī)律，也就是不探究引起物體運動狀態(tài)變化的物理原因（如力、質(zhì)量等），而單獨研究物體運動的幾何性質(zhì)，即物體在空間的位置隨時間變化的規(guī)律，其中，包括物體的運動軌跡、速度和加速度等。在運動中所涉及的物體，一般可以抽象為兩種力學模型：動點和剛體。這種抽象往往取決于所討論問題的性質(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)，就應視為剛體；火車雖長，若要考察它沿鐵軌運動的距離、速度和加速度時，卻可視為動點。另外，即使同一物體也可以得到不同的抽象。比如，研究地球相對于太陽公轉(zhuǎn)的規(guī)律時，可視為動點，而研究其自轉(zhuǎn)規(guī)律時，可視為剛體。運動是絕對的，而運動的描述是相對的。研究物體的機械運動，必須先取另一個物體作為參考體，與參考體所固連的坐標系稱為參考系。參考系是參考體的抽象，由于坐標軸可以向空間無限延伸，因此參考系不受參考體大小和形狀的限制，而應理解為與參考體所固連的整個空間。在不同的參考系上描述同一物體的運動，將得到不同的結(jié)論。倒如，行駛的車廂內(nèi)放置的物體，對車廂而言是靜止的，而對地面來講則是運動的。工程問題中，如不特別指明，常把參考系固連在地球上。在運動的描述中要區(qū)別“瞬時”和“時間間隔”的不同意義。瞬時是指某個確定的時刻，抽象為時間坐標軸上的一個點。時間間隔是指兩個瞬時之間的一段時間，是時間坐標軸上的一個區(qū)間。在某個時間間隔內(nèi)發(fā)生的運動，當時間間隔趨近于零時，其極限狀態(tài)就是某個瞬時的運動狀態(tài)。學習運動學的目的，首先是為學習動力學打好基礎。其次，運動學本身也可直接用于工程實際。例如在機械設計中對機構(gòu)的運動學分析已經(jīng)發(fā)展成為機構(gòu)運動學。在力學的發(fā)展史中，也正是機構(gòu)運動學的研究豐富了運動學的內(nèi)容，促進了這個學科的發(fā)展。運動學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動特性，利用幾何關(guān)系進行計算，尤其是相對參考系的引入和運動合成概念的建立，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，而無須建立運動方程，這種矢量法又稱合成法。分析法引入坐標和約束方程的概念，采用直接對標量方程求導的方法計算速度和加速度。這兩種方法相互滲透，各具特色。合成法比較直觀，易于對特定瞬時的運動進行分析和計算；分析法可直接利用計算機求解，多用于復雜機械運動全過程分析。

編輯推薦

《理論力學》可作為高等學校工科本科及專科理論力學課程的教材，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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