理論力學0—總緒論-2

1、1.理論力學的研究對象理論力學研究物體機械運動規(guī)律的科學。 機械運動：物體在空間的位置隨時間的變化。包括：靜止、移動、轉動、振動、變形、流動、波動、擴散等。運動是物質存在的形式，它的范圍很廣：物體位置的變化、發(fā)光、發(fā)熱、化學變化甚至人腦的思維等。2.理論力學發(fā)展簡史 理論力學是以伽利略(Galileo A.D.1564-1642年)和牛頓(Newton A.D.1642-1727年)所總結的關于機械運動的基本定律為基礎發(fā)展起來的，屬于古典力學的范疇。實際上它的研究對象的速度必須遠小于光速(300000 km/s)，才足夠準確。在這里有必要研究一下它的發(fā)展簡史。1 在歐州，相繼出現了亞里士多德的

2、“物理學”和阿基米德的“論比重”等著作，奠定了靜力學的基礎。在那個時期，出現爭論的事很多，我們大家可能都還記得高中時學過的比薩斜塔前的實驗，那個時候亞里士多德(Aristotle, B. C. 384-322)認為物體下落的速度與其重量成正比，直到十七世紀，伽利略才推翻了這個錯誤的認識。還有太陽中心說及地球中心論等許多的爭論。2 十六到十七世紀，力學開始形成一門獨立的系統(tǒng)的學科，伽利略提出了加速度的概念，從而奠定了動力學的基礎。牛頓在總結前人的研究成果后，寫出了自然哲學之數學原理一書(1687年)，對動力學作了系統(tǒng)的描述，提出了牛頓三定律，它是整個古典力學的基礎。3 十八、十九世紀是理論力學發(fā)

3、展成熟的時期，相繼提出了重要的虛位移原理、達朗伯原理以及拉格朗日方程。在此基礎上，產生了分析力學。進入二十世紀，由于新技術革命的需要，又相繼產生了非線性振動、陀螺力學、飛行力學、彈道學等一系列分支力學。 我國古代人民(十四世紀以前) 在力學的發(fā)展上始終走在世界的前列，只是在近代封建社會的統(tǒng)治下，才變得比較落后。解放后，力學才又重新煥發(fā)出生機。 在力學的發(fā)展史上，我國不乏光輝的實例，公元前250年，李冰建成了至今聞名中外的都江堰，東漢的張衡發(fā)明了地動儀，隋代的李春建成的趙州橋，至今仍屹立著，已有一千三百多年歷史。我們大家不要認為制造一座橋很簡單，實際上它要綜合理論力學、材料力學、結構力學等一系列

4、的知識。談到這兒，我們不禁要談到二次大戰(zhàn)中的一個真實故事，當時德國的一支部隊打勝仗后舉行隆重的慶祝儀式，浩浩蕩蕩從一座橋上通過，結果還沒走到中間橋就“轟”的一聲塌了，事后查明是由于部隊的步伐使橋發(fā)生了共振現象，使許多士兵遭到了水災之苦。岷江上的大型引水樞紐工程，也是現有世界上歷史最長的無壩引水工程。始建于公元前256前251年。都江堰趙州橋(安濟橋)591599年，跨度37.4米,采用拱高只有7米的淺拱-敞肩拱，敞肩拱的運用為世界橋梁史上的首創(chuàng)，并有“世界橋梁鼻祖”的美譽。 東漢時期，中國發(fā)生地震的次數是比較多的，為了測定地震方位，及時地挽救人民的生命財產，公元126年，張衡在第二次擔任太史令

5、之后， 就注意掌握收集地震的情報和記錄，經過多年的潛心研究，終于在公元132年(東漢順帝陽嘉元年)，發(fā)明了世界上第一臺測定地震方位的科學儀器候風地動儀。張衡與地動儀 1056年建成，采用筒體結構和各種斗拱，900多年來經受過多次地震的考驗。山西應縣木塔橋梁的共振破壞點擊圖片可以播放影片點擊圖片可以播放影片塔科馬（塔科馬（Tacoma）橋風振致毀）橋風振致毀 1940年11月7日，美國華盛頓州塔科馬橋因風振致毀。這一嚴重的橋梁事故，開始促使人們對懸索橋結構的空氣動力穩(wěn)定問題進行研究。該橋主跨長853.4m，全長1810.56m，橋寬11.9m，而梁高僅1.3m。通過兩年的施工，于1940年7月1

6、日建成通車。但由于當時人們對柔性結構在風作用下的動力響應的認識還不深入，該橋的加勁梁型式極不合理（板式鋼梁），導致在中等風速(19m/s)下結構就發(fā)生破壞。好在橋梁破壞之前封閉了交通。據說，在出事當天，一位記者把車停在橋上，并把一條狗留在車內。橋倒塌時，只有他本人跑到了橋臺處。該橋破壞時，當地Tacoma報社的編輯Leonard Costsworth恰好路過，并用攝影機記錄下一段珍貴的膠片。這才使得后人有機會一睹當年橋毀場面。當地的報紙以簡潔的標題對該事故作了報道，“損失：一座橋、一輛汽車、一條狗”。10年以后，才開始重新修建塔科馬橋。仍采用懸索橋型式，但加勁梁改為桁架式。新橋總長較舊橋長12

7、m，于1950年10月14日建成通車。1 由于我們是工科專業(yè)，而工科專業(yè)要較多地接觸機械運動的問題，學好了理論力學，應用所學的其它知識，我們基本上能解決實際生活中的機械運動問題。2 理論力學是學習一系列后續(xù)課程的重要基礎，理論力學是研究力學中最普通的最基本的規(guī)律，很多課程如材料力學、彈性力學、結構力學、流體力學、飛行力學、振動理論、斷裂力學都要以理論力學的內容為基礎。3.學習理論力學的目的3 隨著科學技術的發(fā)展，交叉學科的地位也越來越重要。力學與其它學科的滲透形成了生物力學、爆炸力學、物理力學等邊緣學科，這就需要我們有堅實的理論力學基礎。4.力學的應用航天工程 核反應堆工程 航空工程 石油工程

8、 機械工程 電子工程 土木工程 計算機工程 水利工程 其它工程領域力學的應用力學的應用 航天工程航天工程 力學的應用力學的應用 航天工程航天工程微小衛(wèi)星發(fā)現號航天飛機力學的應用力學的應用 航空工程航空工程力學的應用力學的應用 機械工程機械工程力學的應用力學的應用 土木工程土木工程上海南浦大橋力學的應用力學的應用 土木工程土木工程浦東開發(fā)區(qū)高層建筑力學的應用力學的應用 水利工程水利工程美國胡佛大壩力學的應用力學的應用 水利工程水利工程長江三峽工程力學的應用力學的應用 核反應堆工程核反應堆工程力學的應用力學的應用 石油工程石油工程力學的應用力學的應用 計算機工程計算機工程力學的應用力學的應用 其它領域其它領域星系力學的應用力學的應用 其它領域其它領域大氣海洋力學的應用力學的應用 其它領域其它領域大型射電望遠鏡“工程力學走過了