分析力学

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王振发 编
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出版社: 科学出版社
ISBN:9787030097460
版次:1
商品编码:12018775
包装:平装
丛书名: 21世纪高等院校教材
开本:16开
出版时间:2002-03-01
用纸:胶版纸
页数:202
字数:247000
正文语种:中文

具体描述

内容简介

  《分析力学》是作者在自编《分析力学》讲义的基础上结合多年的教学实践,本着教改的精神,参考国内外分析力学书籍编写而成的。
  《分析力学》共分七章:虚位移原理;动力学普遍方程和拉格朗日方程;哈密顿正则方程;力学的变分原理;一个自由度系统的振动;两个自由度系统的振动;狭义相对论的拉格朗日方法和哈密顿方法。
  《分析力学》可作为高等理工院校本科30~60学时分析力学课程教材,也可作研究生教材和工程技术人员参考用书。

内页插图

目录

第一章 虚位移原理
§1-1 约束及约束方程
§1-2 自由度和广义坐标
§1-3 虚位移
§1-4 虚位移原理
§1-5 虚位移原理的应用举例
§1-6 用广义力表示的质点系平衡条件
§1-7 在势力场中质点系的平衡条件及平衡的稳定性
小结
习题

第二章 动力学普遍方程和拉格朗日方程
§2-1 动力学普遍方程
§2-2 拉格朗日方程
§2-3 动能的广义速度表达式
§2-4 拉格朗日方程的初积分
§2-5 碰撞问题的拉格朗日方程
§2-6 拉格朗日方程的应用举例
小结
习题

第三章 哈密顿正则方程
§3-1 哈密顿正则方程
§3-2 正则方程的初积分
§3-3 泊松括号,泊松定理
§3-4 相空间
§3-5 刘维定理
小结
习题

第四章 力学的变分原理
§4-1 变分法简介
§4-2 哈密顿原理
§4-3 力学原理,方程之间的联系
§4-4 哈密顿原理的应用举例
§4-5 高斯最小拘束原理
§4-6 拉格朗日最小作用量原理
小结
习题

第五章 一个自由度系统的振动
§5-1 一个自由度系统的自由振动
§5-2 一个自由度阻尼系统的自由振动
§5-3 一个自由度系统的强迫振动
小结
习题

第六章 两个自由度系统的振动
§6-1 两个自由度系统的自由振动
§6-2 两个自由度系统的强迫振动
小结
习题

第七章 狭义相对论的拉格朗日方法和哈密顿方法
§7-1 相对论性的动能
§7-2 相对论性的拉格朗日函数及拉格朗日方程
§7-3 相对论性的哈密顿函数
习题答案

参考文献

前言/序言

  18世纪以来,工业的迅速发展,提出了大量新的力学问题,主要是一些由互相约束的物体组成的系统的力学问题。这是牛顿力学所难以解决的。分析力学就是在解决这些问题的过程中产生并发展起来的。
  1788年拉格朗日(Lagrange)的名著《分析力学》从虚位移原理出发,引进了广义坐标的概念,得出了力学上最重要的动力学方程——拉格朗日方程,从而使力学的发展出现了一个新的转折,奠定了分析力学的基础。
  1834年哈密顿(Hamilton)又丰富了拉格朗日原理,不但沿用广义坐标,而且引入了广义动量的概念,提出了哈密顿原理,建立了另一套形式完整的力学系统方程(哈密顿正则方程),大大推进了分析力学的发展。
  1894年赫兹(H。R。Hertz)首次将系统按约束类型分为完整系统和非完整系统两大类。此后,在分析力学的非完整系统这一分支中又取得了许多成果,得出一系列适用于非完整系统的动力学方程,至今仍在继续向前发展。
  随着科学技术的日新月异,出现了众多新的学科,它们之中有许多都是以分析力学的基本原理和方法为基础的;这些学科的研究反过来又丰富了分析力学的内容,促进了分析力学朝着更加成熟的方向发展。
  分析力学与理论力学一样都属于经典力学的范畴,但有很大的区别。
  在研究方法上,理论力学主要是采用几何法,而分析力学主要是采用分析法,在研究观点上,理论力学侧重于力,而分析力学侧重于能量。
  理论力学是以牛顿定律为理论基础的,而分析力学是以普遍的力学变分原理(微分形式和积分形式)为基础,导出运动微分方程,并研究方程本身以及它们的积分求解方法。
  正是因为分析力学是以普遍的力学变分原理为基础建立系统的运动微分方程,所以它具有高度的统一性和普遍性,这就不仅便于解决受约束的非自由质点系问题,而且便于扩展到其他学科领域中去,例如振动理论、回转仪理论、连续介质力学、非线性力学、自动控制、近代物理等都广泛地应用分析力学的基本理论和研究方法。
  显然,为了给后续课程和诸多专业打下良好的基础,需加强对分析力学的基本理论和研究方法的讲授,基于这样一种考虑,作者将一直使用的自编《分析力学》做了适当的增删,重新编排,编排中注意了理论的系统性,每章又增加了小结,增添了各类习题,并在书末附有全部习题答案。作为分析力学的应用,本书还增加了介绍系统微振动和在狭义相对论中分析力学方法的内容,详尽讨论可参阅有关书籍。振动理论及回转仪理论方面的内容,本书中只在例题中做了一些介绍,详细内容在另书中讨论。
  上述关于《分析力学》内容的改革经过教学实践证明是有成效的。
  本书共分七章。
  第一章,虚位移原理;第二章,动力学普遍方程和拉格朗日方程;第三章,哈密顿正则方程;第四章,力学的变分原理;第五章,一个自由度系统的振动;第六章,两个自由度系统的振动;第七章①,狭义相对论的拉格朗日方法和哈密顿方法。
  在编写本书过程中作者除本着教改的精神,结合多年的教学实践外,还参考了国内外有关分析力学书籍。限于作者水平,难免有缺点和不妥之处,诚望广大师生和读者指正。
  本书承蒙清华大学丁文镜教授和山东科技大学博士生导师、瑞士洛桑高等工业大学客座教授靳奉祥主审,在此致以深深的谢意。
  参加本书编写工作的还有山东轻工业学院的杨茂荣、魏高峰、王达、刘军,山东科技大学王崇革等教师。在此一并致深深的谢意。
《分析力学》 本书深入探讨了经典力学中一套强大且统一的数学框架,为理解和解决复杂的动力学问题提供了深刻的视角。它不仅仅是对牛顿力学定律的复述,更侧重于展现如何利用微积分、变分原理以及更高级的数学工具来解析运动的本质。 在核心内容方面,本书首先会带领读者重温和深化对牛顿力学基础概念的理解,包括位置、速度、加速度、质量、力以及动量等。在此基础上,将引入拉格朗日力学。拉格朗日力学以系统的动能和势能之差(拉格朗日量)为出发点,通过欧拉-拉格朗日方程,巧妙地将物理问题转化为一套微分方程组。这种方法在处理约束问题时尤为强大,因为它允许我们选择更方便的广义坐标,大大简化了求解过程,避免了直接处理复杂约束力的麻烦。读者将学习如何构建拉格朗日量,应用欧拉-拉格朗日方程来分析单摆、弹簧振子、行星轨道等经典系统,并理解其在推导守恒律方面的优雅性。 随后,本书将进一步深入到哈密顿力学。哈密顿力学以系统的哈密顿量(通常是系统的总能量)为基础,引入了正则坐标和正则动量。通过哈密顿方程,我们将运动方程的形式从二阶微分方程转化为一组一阶微分方程组。这种形式在理论物理的许多分支中,如量子力学和统计力学,都扮演着至关重要的角色。本书将详细介绍相空间的概念,以及哈密顿力学如何优雅地描述系统的演化轨迹。此外,还将探讨正则变换,这是一种强大的数学工具,允许我们从一组正则坐标和动量转换到另一组,以寻求更易于分析的方程形式,例如泊松括号的性质和应用。 本书的另一重要组成部分是对变分原理的阐述。我们将探讨最小作用量原理,这是整个分析力学的基石。通过理解作用量(拉格朗日量对时间的积分)的最小化过程,可以自然而然地推导出欧拉-拉格朗日方程。本书将通过多个实例,展示如何应用变分法来解决各种力学问题,包括但不限于找到粒子沿着给定路径的运动,以及求解最优控制问题。 除了核心的拉格朗日和哈密顿力学,本书还将涉及一些与分析力学密切相关的高级主题。这可能包括对刚体动力学的分析,利用欧拉角等概念来描述刚体的复杂运动。此外,可能会涉及微扰理论,用于解决那些无法精确求解的非线性系统。对于那些对更抽象的数学结构感兴趣的读者,本书也可能触及泊松流形和辛几何等概念,展示分析力学背后更深层的数学优雅。 《分析力学》旨在培养读者严谨的数学思维和深刻的物理洞察力。通过对一套统一的数学框架的掌握,读者将能够以一种更抽象、更普遍的方式来理解和描述物理世界的运动规律,为进一步探索更前沿的物理理论奠定坚实的基础。本书适合物理学、天文学、工程学等相关领域的学生和研究人员,以及任何对经典力学有浓厚兴趣并希望深入理解其数学精髓的读者。

用户评价

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这本书,《分析力学》,对我而言,与其说是一本教材,不如说是一次智识的探险。我一直以来都对物理世界的运行机制抱有强烈的好奇心,但总觉得很多时候,自己缺乏一种系统性的理论框架来支撑这种好奇。分析力学,正是这样一种能够提供强大框架的学科。这本书的出现,就像为我打开了一扇新世界的大门。我尤其喜欢书中对一些基本概念的深入挖掘,它不仅仅是给出定义,更是追溯了这些概念的起源和发展,让我能够理解它们为何如此重要,以及它们是如何在物理学的发展中扮演关键角.我对于书中关于“广义坐标”的讲解尤为印象深刻,它让我明白,我们不应该局限于笛卡尔坐标系,而应该根据问题的实际情况,选择最适合的坐标系来描述物体的运动,这极大地简化了问题的处理。此外,书中对“最小作用量原理”的阐述,更是让我看到了力学背后一种深刻的哲学思想,即自然界似乎倾向于选择“最经济”的路径来完成运动。这种洞察力,让我对物理学的理解上升到了一个新的高度。我迫不及待地想继续深入阅读,去解锁更多关于这个精彩世界的奥秘。

评分

这本书,《分析力学》,就像一块未经雕琢的璞玉,散发着智慧的光芒。我一直对物理世界充满好奇,但常常觉得自己的理解过于肤浅,缺乏一种深入的洞察力。这本书,恰好填补了我的这一块空白。它以其严谨的逻辑和深邃的思想,带领我走进了一个全新的物理学世界。我特别欣赏书中对“正则变换”的讲解,它让我看到了力学系统在不同表示之间的转化,以及这种转化所蕴含的深刻物理意义。这不仅仅是数学技巧的运用,更是一种对力学系统内在对称性和守恒律的深刻理解。我甚至觉得,这本书不仅仅是在教授分析力学,更是在培养一种科学研究的素养,一种严谨求实的态度,以及一种勇于探索的精神。我期待着,通过这本书的学习,我能够真正掌握分析力学的精髓,并且能够将这些知识运用到更广泛的研究领域,去解决那些曾经让我束手无策的难题,去探索那些未知的科学前沿。

评分

坦白说,在拿起《分析力学》这本书之前,我对力学的理解,更多地停留在中学时期的基础知识层面。那些关于运动、力、能量的简单概念,虽然耳熟能详,却总觉得缺乏一种更深层次的理解。这本书,彻底颠覆了我的认知。它以一种极其系统和严谨的方式,为我揭示了分析力学那令人惊叹的宏伟图景。我尤其欣赏书中对“辛几何”的引入,它让我看到了力学系统描述背后更深层的数学结构。这种联系,让我对物理世界的理解,从简单的运动规律,上升到了对更普遍的、抽象的几何规律的认识。这不仅仅是知识的增长,更是思维方式的升华。我曾经以为,力学分析只能局限于具体的物理模型,但这本书让我看到了,分析力学能够提供一种更加普适的框架,来描述和理解各种复杂的物理现象。我期待着,通过这本书的学习,我能够真正掌握分析力学的精髓,并且能够将这些知识运用到更广泛的研究领域,去探索那些未知的科学前沿,去解决那些曾经让我束手无策的难题。

评分

终于下定决心,把这本《分析力学》捧回了家。拿到手的那一刻,就被它厚重的质感和严谨的封面设计所吸引,仿佛预示着一场充满挑战但又回报丰厚的智识之旅即将展开。我承认,我对力学一直怀有复杂的情感,既着迷于它解释世界运动规律的强大力量,又时常被那些抽象的数学符号和复杂的推导弄得晕头转向。这本书就像一位经验丰富的向导,在我迷茫的时刻,指引我穿越抽象的迷雾,去领略分析力学那令人惊叹的美丽。它不仅仅是一本教材,更像是一扇窗户,让我得以窥见物理世界背后那精妙绝伦的数学语言,理解为何从牛顿力学到更高级的拉格朗日、哈密顿形式,这些看似晦涩的概念,实则是对自然规律最简洁、最深刻的表达。我期待着,通过这本书的学习,能够真正掌握那些描述物体运动、能量守恒、动量守恒等基本原理的数学工具,并且能够将它们灵活地应用于解决实际问题,无论是天体运行的轨迹,还是微观粒子的运动,都能在我的脑海中清晰地呈现出来。这本书的扉页上,没有华丽的辞藻,只有最朴实的标题,但这反而让我觉得更加踏实,我知道,我即将面对的是真诚的知识,而不是空洞的宣传。我甚至已经开始想象,当某一天我能够独自完成一个复杂的力学分析,那种成就感将是何等美妙。这本书,无疑将成为我物理学习道路上不可或缺的伙伴。

评分

说实话,当我拿起《分析力学》这本书时,内心是有些忐忑的。毕竟,“分析力学”这个词听起来就带着一种高深莫测的气息,我担心自己能否驾驭得了。但当我翻开第一页,那种感觉就烟消云散了。这本书的语言并没有我想象中的那么艰涩,反而有一种行云流水般的流畅感。作者在讲解每一个概念时,都力求清晰明了,仿佛在和我进行一场深入浅出的对话。我特别喜欢书中对于一些物理直觉的培养,它不仅仅给出公式,更注重解释公式背后的物理意义,以及它如何与我们日常观察到的现象联系起来。举个例子,关于惯性系的讨论,书中用生动的比喻和实例,让我深刻理解了惯性系对于描述物体运动的重要性,以及相对性原理的精髓。我之前总觉得这些概念太抽象,难以把握,但在这本书里,它们变得触手可及。而且,书中对一些数学工具的使用,也并非生搬硬套,而是恰到好处地融入到力学问题的解决过程中,让我体会到数学在物理学中的强大力量。我甚至觉得,这本书不仅仅是在教授分析力学,更是在潜移默化地培养我成为一个更优秀的物理学习者,一个能够独立思考、勇于探索的人。

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这本书,就像一位经验丰富的向导,带领我穿越物理学迷宫中最为核心的部分。在我以往的学习经历中,力学始终是我的一块心病,总觉得那些复杂的公式和概念,像一道道难以逾越的鸿沟,阻碍着我对物理世界的真正理解。然而,《分析力学》的出现,彻底改变了我的看法。它以一种极其精妙的方式,将抽象的数学工具与具体的物理现象巧妙地结合起来,让我看到了力学背后那令人着迷的逻辑和美感。我尤其欣赏书中对能量守恒和动量守恒原理的深刻阐释。这些看似朴素的原理,在这本书中却得到了无比严谨的数学推导和广泛的应用展示,让我体会到了它们在物理学体系中的基石地位。从牛顿力学到更广阔的分析力学范畴,这本书就像一座桥梁,连接着初级的物理概念和更高级的理论体系,让我对物理学的整体认知有了质的飞跃。我曾一度认为,某些力学问题只能望洋兴叹,但读完这本书的一部分,我发现,许多曾经让我头疼不已的难题,如今在我眼中都变得清晰可见。这不仅仅是知识的增长,更是一种思维方式的提升,一种解决问题能力的增强。我确信,这本书将成为我未来深入研究物理学领域时,一本不可或缺的宝典。

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我常常觉得,物理学的美,就体现在它能够用如此简洁、优雅的数学语言来描述如此复杂的世界。《分析力学》这本书,正是这种美感的集中体现。它并没有回避那些令人望而生畏的数学公式,而是以一种恰到好处的方式,将它们融入到概念的阐述和问题的解决中。我尤其欣赏书中对“泊松括号”的介绍,它让我看到了一个全新的、与李代数密切相关的力学描述体系。这不仅仅是知识的扩展,更是思维方式的革新。我之前一直认为,力学分析就局限于牛顿力学的框架,而这本书则为我揭示了分析力学更为广阔的图景,让我看到了其在描述复杂系统和量子力学中的重要作用。这本书的讲解风格,就像一位经验丰富的引路人,它不会把你丢进深海,而是会牵着你的手,一步步带你领略力学的壮丽风光。我期待着,通过这本书的学习,我能够真正掌握分析力学的精髓,并且能够将这些知识运用到更广泛的研究领域,去探索那些未知的科学前沿。

评分

我必须说,《分析力学》这本书的出现,对我来说简直是如释重负。在我之前的学习过程中,力学的概念常常让我感到一种无形的压力,总觉得有很多重要的东西被我忽略了,或者理解得不够透彻。这本书的讲解风格,就像一位耐心细致的老师,一点点地剥开那些复杂的数学外衣,让我看到了力学最本质的内涵。它并没有回避那些高深的数学理论,而是以一种循序渐进的方式,将它们巧妙地融入到概念的阐述中。我特别欣赏书中对一些经典力学问题的深入剖析,那些原本在我看来遥不可及的理论,在作者的笔下变得生动起来。例如,关于约束的讨论,我以前总是觉得模糊不清,但这本书用清晰的图示和严谨的推导,让我豁然开朗,理解了约束是如何影响系统的自由度,以及如何在分析中加以处理。同样,对于虚拟位移和虚功原理的讲解,也让我摆脱了死记硬背公式的窘境,而是真正理解了它们在力学分析中的哲学意义和实际应用价值。我甚至觉得,这本书不仅仅是在教授力学知识,更是在培养一种解决问题的思维方式,一种严谨求实的学术态度。这本书的价值,远不止于我即将掌握的几个公式,更在于它为我打开了一扇通往更深层次物理理解的大门。我迫不及待地想深入其中,去探索那些未知的领域。

评分

拿起《分析力学》这本书,我并没有预想中的那种枯燥和乏味。相反,我被书中那种严谨而又不失趣味的讲解风格深深吸引。作者仿佛是一位经验丰富的向导,用清晰的语言和精美的插图,带领我一步步走进分析力学的殿堂。我尤其惊叹于书中对一些经典力学问题的全新解读。那些曾经在我脑海中模糊不清的概念,在这本书的帮助下,变得清晰明了,甚至充满了令人着迷的逻辑美感。例如,关于变分原理的讲解,我一直觉得它是一种非常抽象的数学概念,难以理解其物理意义。但在这本书里,作者用生动的例子和深入浅出的论述,让我明白了变分原理在力学中的重要性,以及它如何能够统一和简化各种力学定律。我甚至觉得,这本书不仅仅是在教授力学知识,更是在培养一种欣赏物理学之美的能力。我期待着,通过这本书的学习,我能够更加深入地理解物理世界,并且能够在未来的研究中,用分析力学的思想和方法,去解决更复杂的问题,去探索那些未知的领域。

评分

在我接触《分析力学》这本书之前,我对力学的理解,仅限于一些基础的公式和定律的记忆。这让我感觉自己像一个只知道背诵课文的学生,却不理解课文的真正含义。这本书,就像一位睿智的导师,它没有给我灌输任何生硬的知识点,而是引导我去思考,去探索。它让我明白,分析力学不仅仅是关于物体如何运动,更是关于运动背后的规律,关于如何用最简洁、最优雅的数学语言来描述这些规律。书中对哈密顿力学和拉格朗日力学的讲解,让我看到了力学分析的另一种可能。我之前总是习惯于用牛顿力学的框架来思考问题,而这本书则为我打开了新的视野,让我看到了更广阔的数学天地。我特别欣赏书中那种循序渐进的讲解方式,从最基础的概念入手,逐步深入到更复杂的理论,整个过程流畅自然,毫不突兀。我甚至觉得,这本书不仅仅是在教授知识,更是在培养一种独立思考的能力,一种质疑精神。我期待着,通过这本书的学习,我能够真正掌握分析力学的精髓,并且能够将这些知识运用到更广泛的领域,去解决那些曾经让我束手无策的问题。

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