理论力学简明教程及案例解析

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绪论 一、理论力学的研究对象和内容 理论力学是研究物体机械运动一般规律的 一门学科。 所谓机械运动，是指物体在空间的位置随 时间而发生的变化。机械运动是最常见、最普遍 的一种运动。物体的平衡是物体机械运动的特殊 情况。宇宙间一切物质都在不停地运动。在客观 世界中，存在着各种各样的物质运动。在多种多 样的运动形式中，机械运动是最简单的一种。物 质的各种运动形式在一定的条件下可能相互转化 ，任何比较复杂的物质运动形式总是与机械运动 存在着或多或少的联系。 物体的机械运动都遵循某些一般规律，这 些一般规律就是理论力学研究的对象。 理论力学属于以牛顿定律为基础的经典力 学的范畴。近代物理学的发展说明了经典力学的 局限性，经典力学仅适用于低速、宏观物体的运 动。当物体的速度接近于光速时，其运动应当用 相对论力学来研究；当物体的大小接近于微观粒 子时，其运动应当用量子力学来研究；而对于速 度远低于光速的宏观物体的运动，经典力学推得 的结果具有足够的精确度。因此，一般工程中所 遇到的大量力学问题，经典力学仍然是研究机械 运动的既准确又方便的工具。 本书的内容包括以下三个部分： 静力学——研究物体在力系作用下的平衡 规律，同时也研究力系的等效与简化的方法等。 运动学——研究物体机械运动的几何性质 ，而不涉及引起物体运动的原因。 动力学——研究物体机械运动与所受力之 间的关系。 二、理论力学的研究方法 研究科学的过程，就是认识客观世界的过 程。力学发展的历史表明，理论力学与任何一门 科学一样，它的方法也遵循认识过程的客观规律 。概括地说，理论力学的研究方法是从观察、实 践和科学实验出发，经过分析、综合和归纳，总 结出力学的最基本的概念和规律；在对事物观察 和实验的基础上，经过抽象化建立起力学模型； 并在建立力学模型的基础上，从基本规律出发， 利用数学工具推理演绎，得出正确的具有物理意 义和实用意义的结论和定理，从而将通过实践得 来的大量感性认识上升为理性认识，构成力学理 论；然后再回到实践过程中去验证理论的正确性 ，并在更高的水平上指导实践，同时从这个过程 中获得新的材料，这些材料的积累又为力学理论 的完善和发展奠定基础。 三、学习理论力学的目的 理论力学是现代工程技术的基础理论，在