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計(jì)量論壇

標(biāo)題: 力學(xué) 概述（一） [打印本頁(yè)]

作者: csxfjsw123 時(shí)間: 2007-1-4 08:13
標(biāo)題: 力學(xué) 概述（一）
力學(xué)又稱經(jīng)典力學(xué)，是研究通常尺寸的物體在受力下的形變，以及速度遠(yuǎn)低于光速的運(yùn)動(dòng)過(guò)程的一門自然科學(xué)。力學(xué)是物理學(xué)、天文學(xué)和許多工程學(xué)的基礎(chǔ)，機(jī)械、建筑、航天器和船艦等的合理設(shè)計(jì)都必須以經(jīng)典力學(xué)為基本依據(jù)。機(jī)械運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的最基本的形式。機(jī)械運(yùn)動(dòng)亦即力學(xué)運(yùn)動(dòng)，是物質(zhì)在時(shí)間、空間中的位置變化，包括移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、流動(dòng)、變形、振動(dòng)、波動(dòng)、擴(kuò)散等。而平衡或靜止，則是其中的特殊情況。物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的其他形式還有熱運(yùn)動(dòng)、電磁運(yùn)動(dòng)、原子及其內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)和化學(xué)運(yùn)動(dòng)等。
力是物質(zhì)間的一種相互作用，機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化是由這種相互作用引起的。靜止和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，則意味著各作用力在某種意義上的平衡。因此，力學(xué)可以說(shuō)是力和(機(jī)械)運(yùn)動(dòng)的科學(xué)。
力學(xué)的起源
力學(xué)知識(shí)最早起源于對(duì)自然現(xiàn)象的觀察和在生產(chǎn)勞動(dòng)中的經(jīng)驗(yàn)。人們?cè)诮ㄖ⒐喔鹊葎趧?dòng)中使用杠桿、斜面、汲水等器具，逐漸積累起對(duì)平衡物體受力情況的認(rèn)識(shí)。古希臘的阿基米德對(duì)杠桿平衡、物體重心位置、物體在水中受到的浮力等作了系統(tǒng)研究，確定它們的基本規(guī)律，初步奠定了靜力學(xué)即平衡理論的基礎(chǔ)。
古代人還從對(duì)日、月運(yùn)行的觀察和弓箭、車輪等的使用中，了解一些簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，如勻速的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。但是對(duì)力和運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系，只是在歐洲文藝復(fù)興時(shí)期以后才逐漸有了正確的認(rèn)識(shí)。
伽利略在實(shí)驗(yàn)研究和理論分析的基礎(chǔ)上，最早闡明自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，提出加速度的概念。牛頓繼承和發(fā)展前人的研究成果(特別是開(kāi)普勒的行星運(yùn)動(dòng)三定律)，提出物體運(yùn)動(dòng)三定律。伽利略、牛頓奠定了動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)。牛頓運(yùn)動(dòng)定律的建立標(biāo)志著力學(xué)開(kāi)始成為一門科學(xué)。
此后，力學(xué)的研究對(duì)象由單個(gè)的自由質(zhì)點(diǎn)，轉(zhuǎn)向受約束的質(zhì)點(diǎn)和受約束的質(zhì)點(diǎn)系。這方面的標(biāo)志是達(dá)朗貝爾提出的達(dá)朗貝爾原理，和拉格朗日建立的分析力學(xué)。其后，歐拉又進(jìn)一步把牛頓運(yùn)動(dòng)定律用于剛體和理想流體的運(yùn)動(dòng)方程，這看作是連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的開(kāi)端。
運(yùn)動(dòng)定律和物性定律這兩者的結(jié)合，促使彈性固體力學(xué)基本理論和粘性流體力學(xué)基本理論孿生于世，在這方面作出貢獻(xiàn)的是納維、柯西、泊松、斯托克斯等人。彈性力學(xué)和流體力學(xué)基本方程的建立，使得力學(xué)逐漸脫離物理學(xué)而成為獨(dú)立學(xué)科。
從牛頓到漢密爾頓的理論體系組成了物理學(xué)中的經(jīng)典力學(xué)。在彈性和流體基本方程建立后，所給出的方程一時(shí)難于求解，工程技術(shù)中許多應(yīng)用力學(xué)問(wèn)題還須依靠經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)驗(yàn)的方法解決。這使得19世紀(jì)后半葉，在材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)同彈性力學(xué)之間，水力學(xué)和水動(dòng)力學(xué)之間一直存在著風(fēng)格上的顯著差別。
20世紀(jì)初，隨著新的數(shù)學(xué)理論和方法的出現(xiàn)，力學(xué)研究又蓬勃發(fā)展起來(lái)，創(chuàng)立了許多新的理論，同時(shí)也解決了工程技術(shù)中大量的關(guān)鍵性問(wèn)題，如航空工程中的聲障問(wèn)題和航天工程中的熱障問(wèn)題等。
這時(shí)的先導(dǎo)者是普朗特和卡門，他們?cè)诹W(xué)研究工作中善于從復(fù)雜的現(xiàn)象中洞察事物本質(zhì)，又能尋找合適的解決問(wèn)題的數(shù)學(xué)途徑，逐漸形成一套特有的方法。從20世紀(jì)60年代起，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用日益廣泛，力學(xué)無(wú)論在應(yīng)用上或理論上都有了新的進(jìn)展。
力學(xué)在中國(guó)的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)特殊的過(guò)程。與古希臘幾乎同時(shí)，中國(guó)古代對(duì)平衡和簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)形式就已具備相當(dāng)水平的力學(xué)知識(shí)，所不同的是未建立起像阿基米德那樣的理論系統(tǒng)。
在文藝復(fù)興前的約一千年時(shí)間內(nèi)，整個(gè)歐洲的科學(xué)技術(shù)進(jìn)展緩慢，而中國(guó)科學(xué)技術(shù)的綜合性成果堪稱卓著，其中有些在當(dāng)時(shí)世界居于領(lǐng)先地位。這些成果反映出豐富的力學(xué)知識(shí)，但終未形成系統(tǒng)的力學(xué)理論。到明末清初，中國(guó)科學(xué)技術(shù)已顯著落后于歐洲。

作者: s1978 時(shí)間: 2007-1-19 20:39
學(xué)學(xué),理論更應(yīng)加深學(xué)學(xué).

作者: zcyjkl 時(shí)間: 2007-1-23 17:55
什么呀，這是發(fā)展史呀

作者: 往事隨風(fēng) 時(shí)間: 2007-1-27 12:02
了解過(guò)去也是很有必要的。

作者: w_j_2008 時(shí)間: 2007-4-8 22:16
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作者: mssmss001 時(shí)間: 2007-4-9 11:26
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作者: dhj0136 時(shí)間: 2007-4-16 14:30
值得了解學(xué)習(xí)一下，開(kāi)卷有益嘛

作者: twt6311 時(shí)間: 2007-4-16 18:39
不忘歷史才能面向未復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)不錯(cuò)嘛

作者: jing_2118 時(shí)間: 2007-5-10 09:09
了解歷史! 展望未來(lái)! 把握現(xiàn)在!

作者: Charlie 時(shí)間: 2007-5-14 22:00
:L 樓主真有才，明末清初都出來(lái)了

作者: dwh_zhou 時(shí)間: 2007-5-16 11:15
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作者: dwh_zhou 時(shí)間: 2007-5-16 11:39
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