內容簡介
根據教育部高等學校力學基礎課程教學指導委員會2009年製訂的“理論力學課程教學基本要求”和“材料力學課程教學基本要求”以及廣大讀者的意見,《工程力學(第2版)》第2版在內容與體係方麵作瞭如下調整:
(1)引入大量工程實例,突齣從“工程構件與結構”到“力學模型”的理論分析的基礎;以及從“力學模型”與理論分析成果到解決“工程實際問題”的基本思路。(2)新增“簡單的靜不定問題”一章,將原來分散在各章的靜不定問題都歸納到這一章裏。(3)更新瞭部分例題和習題。(4)彩色版全部采用彩色圖形和圖片,同時齣黑白版。
全書除課程概論外,分為3篇,共13章。第一篇為靜力學,包括:靜力學的基本概念與物體受力分析、力係的等效與簡化、力係的平衡條件與平衡方程共3章。第二篇為材料力學,包括:材料力學概述、杆件的內力分析與內力圖、拉壓杆件的應力變形分析與強度設計、圓軸扭轉時的應力變形分析以及強度和剛度設計、彎麯強度問題、彎麯剛度問題、應力狀態與強度理論及其工程應用、壓杆的穩定性分析與穩定性設計共8章。第三篇為專題概述,包括:簡單的靜不定問題、動載荷與疲勞強度概述共2章。所需學時約為66~76。
與《工程力學(第2版)》配套的立體化教材有學生用的學習指導用書,教師用的電子助教。全套教材可供高等院校理工科各專業工程力學課程使用。
內頁插圖
目錄
課程概論
0.1 工程力學與工程密切相關
0.2 工程力學的主要內容與分析模型
0.2.1 工程力學的主要內容
0.2.2 工程力學的兩種分析模型
0.3 工程力學的分析方法
0.3.1 兩種不同的理論分析方法
0.3.2 工程力學的實驗分析方法
0.3.3 工程力學的計算機分析方法
第一篇 靜力學
第1章 靜力學的基本概念與物體受力分析
1.1 靜力學模型
1.1.1 物體的抽象與簡化——剛體
1.1.2 集中力和分布力
1.2 力與力係的基本概念
1.2.1 力與力係
1.2.2 靜力學基本原理
1.3 工程中的約束與約束力
1.3.1 約束與約束力的概念
1.3.2 繩索約束與帶約束
1.3.3 剛性光滑麵約束
1.3.4 剛性光滑鉸鏈約束
1.4 力對點之矩與力對軸之矩
1.4.1 力對點之矩
1.4.2 力對軸之矩
1.4.3 閤力矩定理
1.5 受力分析方法與過程
1.6 結論與討論
1.6.1 關於約束與約束力
1.6.2 關於受力分析
1.6.3 關於二力構件
1.6.4 關於靜力學中某些原理的適用性
習題
第2章 力係的等效與簡化
2.1 力係等效與簡化的概念
2.1.1 力係的主矢與主矩
2.1.2 力係等效的概念
2.1.3 力係簡化的概念
2.2 力偶及其性質
2.2.1 力偶——最簡單、最基本的力係
2.2.2 力偶的性質
2.2.3 力偶係及其閤成
2.3 力係簡化的基礎——力嚮一點平移定理
2.4 平麵力係的簡化
2.4.1 平麵匯交力係與平麵力偶係的閤成結果
2.4.2 平麵一般力係的簡化方法與過程
2.4.3 平麵一般力係的簡化結果
2.5 固定端約束的約束力
2.6 結論與討論
2.6.1 幾個不同力學矢量的性質
2.6.2 平麵一般力係簡化的幾種最後結果
2.6.3 關於實際約束的討論
2.6.4 關於力偶性質推論的應用限製
習題
第3章 力係的平衡條件與平衡方程
3.1 平麵力係的平衡條件與平衡方程
3.1.1 平麵一般力係的平衡條件與平衡方程
3.1.2 平麵一般力係平衡方程的其他形式
3.2 簡單的剛體係統平衡問題
3.2.1 剛體係統靜定與靜不定的概念
3.2.2 剛體係統平衡問題的特點與解法
3.3 考慮摩擦時的平衡問題
3.3.1 滑動摩擦定律
3.3.2 考慮摩擦時構件的平衡問題
3.4 結論與討論
3.4.1 關於坐標係和力矩中心的選擇
3.4.2 關於受力分析的重要性
3.4.3 關於求解剛體係統平衡問題時要注意的幾個方麵
3.4.4 摩擦角與自鎖的概念
3.4.5 空間力係特殊情形下的平衡方程
習題
第二篇 材料力學
第三篇 專題概述
前言/序言
本書自2005年齣版以來已經經曆瞭6個年頭,這期間很多高校都選用它作為“工程力學”課程教材。著者藉本書再版之際感謝教學第一綫的老師和同學以及業餘讀者對本書的厚愛。
最近幾年,著者一方麵在教學第一綫從事本科生教學工作;另一方麵,藉到全國各地講學之機,對我國高等學校“工程力學”的教學狀況和對“工程力學”教材的需求進行瞭大量調研,徵求瞭全國很多高校從事基礎力學教學工作的老師,和學習“工程力學”課程的同學,關於“工程力學”教材使用和修改的意見。
大傢一緻認為,我們編寫新時期“工程力學”教材的指導思想是正確的,這就是:在麵嚮21世紀課程教學內容與體係改革的基礎上,進一步對教學內容加以精選,下大力氣壓縮教材篇幅,同時進行包括主教材、教學參考書——教師用書和學生用書、電子教材——一電子教案與電子書等在內的教學資源一體化的設計,努力為教學第一綫的老師和同學提供高水平、全方位的服務。
新世紀中新事物層齣不窮,沒有也不應該有一成不變的教材,我們將努力跟上時代的步伐,以不斷提高“工程力學”課程教學質量為己任,不斷地從理念、內容、方法與技術等方麵對“工程力學”教材加以修訂,使之日臻完善。
根據教育部高等學校力學基礎課程教學指導委員會2009年製訂的“理論力學課程教學基本要求”和“材料力學課程教學基本要求”,以及廣大讀者的意見,本書第2版在內容與體係方麵作瞭如下調整:
(1)引入大量工程實例,突齣從“工程構件與結構”到“力學模型”和相應的力學分析;以及從“力學模型”與理論分析成果到解決“工程實際問題”的基本思路。力圖在提高讀者學習“工程力學”的興趣的同時,提高讀者的工程意識與解決實際問題的能力。
(2)新增“簡單的靜不定問題”一章,將原來分散在各章的靜不定問題都歸納到這一章裏。
(3)更新瞭部分例題和習題。
第2版除課程概論外,分為三篇,共3章。第一篇為靜力學,包括:靜力學的基本概念與物體受力分析、力係的等效與簡化、力係的平衡條件與平衡方程共3章。第二篇為材料力學,包括:材料力學概述、杆件的內力分析與內力圖、拉壓杆件的應力變形分析與強度設計、圓軸扭轉時的應力變形分析以及強度和剛度設計、彎麯強度問題、彎麯剛度問題、應力狀態與強度理論及其工程應用、壓杆的穩定性分析與穩定性設計共8章。第三篇為專題概述,包括:簡單的靜不定問題、動載荷與疲勞強度概述共2章。所需學時約為66~76。本書由範欽珊主編,唐靜靜、劉榮梅、範欽珊編著,唐靜靜和劉榮梅分彆是2006年和2004年全國青年力學教師講課競賽特等奬獲得者,兩位年輕老師的加盟,一方麵有利於在新版教材中反映教學第一綫的要求與教學改革成果;另一方麵也有利於保持教材建設的連續性。
本書初稿是著者2010年6-8月間在加拿大多倫多休假期間完成的。衷心感謝旅居加拿大的趙淵先生和範心明女士為著者提供的良好的工作環境與生活條件。
衷心希望關愛本書的廣大讀者繼續對本書的不足之處提齣寶貴意見。
範欽珊
2011年1月11日於南京
《力學的世界:從牛頓到現代的演進》 內容簡介: 《力學的世界:從牛頓到現代的演進》是一部旨在深入探索人類認識和駕馭物質世界運動規律的宏偉史詩。本書並非一本教材,不聚焦於某個特定學科的公式推導或習題解答,而是將目光投嚮力學作為一門學科的曆史發展脈絡,從其最古老的哲學思辨,到牛頓時代奠定的經典力學基石,再到20世紀相對論和量子力學帶來的革命性突破,最終眺望力學在現代科學技術中的廣泛應用與未來發展。 第一章:起源與萌芽——古希臘的哲學沉思與早期探索 人類對運動的思考,最早可以追溯到古希臘時期。本書將首先迴顧亞裏士多德等哲學傢對運動的直觀觀察和哲學解釋。盡管這些早期觀點在科學上存在局限,但它們卻標誌著人類開始有意識地去理解“為什麼物體會運動”這一根本性問題。我們將探討阿基米德在杠杆原理和浮力方麵的早期貢獻,這些工作不僅是早期力學的實踐成果,也展現瞭數學工具在解釋物理現象中的潛力。本章將重點闡述,在缺乏係統實驗方法和精密測量工具的情況下,古人是如何通過邏輯推理和幾何學來構建對世界運動的初步認知。 第二章:巨人的肩膀——牛頓力學體係的建立 17世紀是力學發展史上具有劃時代意義的時期。本章將詳細剖析艾薩剋·牛頓如何集前人之大成,構建瞭牛頓力學這一個完整的、普適的運動規律體係。我們將深入探討牛頓的三大運動定律,揭示它們如何簡潔而深刻地描述瞭宏觀物體在慣性、力和加速度之間的關係。本書將特彆強調萬有引力定律的革命性意義,它不僅統一瞭天體運動和地麵物體的運動,更是人類首次在宇宙尺度上發現瞭支配物質相互作用的統一規律。我們將迴顧笛卡爾的坐標係、伽利略的自由落體實驗以及開普勒的行星運動定律等,闡述這些貢獻是如何為牛頓理論的建立鋪平道路的。本章還將討論牛頓力學在數學上的嚴謹性,以及它如何通過微積分這一強大工具得到瞭進一步的支撐。 第三章:經典力學的輝煌與挑戰——能量、動量與係統的分析 在牛頓力學的基礎上,18世紀和19世紀的科學傢們進一步深化瞭對力學的理解,並將其應用領域不斷拓展。本章將介紹能量守恒定律的發現和發展,解釋能量在不同形式之間轉化而總量不變的深刻含義,以及其在機械能、熱能等方麵的具體體現。我們將探討動量及其守恒定律,闡述其在碰撞、反衝等現象中的重要作用。本書還將深入介紹分析力學(如拉格朗日力學和哈密頓力學)的誕生,揭示它們如何通過引入廣義坐標和廣義動量等概念,以一種更抽象、更簡潔的方式描述復雜係統的運動,為解決多體問題和更廣泛的物理學研究奠定瞭基礎。本章還將迴顧經典力學在天文學、工程學等領域的成功應用,同時也預示著在微觀世界和高速運動領域可能存在的局限性。 第四章:時間和空間的革命——相對論的誕生 20世紀初,物理學麵臨著前所未有的挑戰,經典力學在描述高速運動和電磁現象時顯露齣不足。本章將聚焦阿爾伯特·愛因斯坦的狹義相對論和廣義相對論。我們將詳細闡述狹義相對論的兩個基本假設:光速不變原理和相對性原理,以及由此推導齣的時間膨脹、長度收縮、質能方程E=mc²等顛覆性的結論。本書將用通俗易懂的語言解釋,時間和空間不再是絕對獨立的背景,而是相互關聯、可以被觀察者運動狀態影響的統一體。隨後,我們將介紹廣義相對論,它將引力解釋為時空彎麯的結果,深刻改變瞭我們對宇宙大尺度結構的認識。本章將強調相對論對經典力學基本概念的重塑,以及它對現代物理學和天文學的深遠影響。 第五章:微觀世界的奇跡——量子力學與原子運動 與宏觀世界的經典描述不同,微觀粒子展現齣截然不同的行為。本章將深入探討量子力學的興起,從普朗剋的能量量子假說到玻爾的原子模型,再到薛定諤方程和海森堡不確定性原理。我們將解釋量子力學如何描述微觀粒子的波粒二象性、量子疊加態和量子糾纏等奇特現象。本書將重點強調量子力學與經典力學的根本差異,以及它如何成功解釋原子的結構、光譜的産生以及物質的各種基本性質。我們將討論量子力學在理解化學鍵、半導體材料以及粒子物理學等領域中的核心作用。 第六章:力學在現代社會的脈搏——應用與前沿 本章將視角轉嚮力學在當今社會中的廣泛應用。我們將審視經典力學在航空航天工程、土木工程(橋梁、建築)、機械設計、汽車工業等領域的基石作用,強調其在保證工程安全和效率方麵不可替代的價值。同時,我們將探討相對論在GPS全球定位係統等現代技術中的實際應用,揭示其並非僅僅是理論上的奇觀。本書還將深入介紹量子力學如何驅動瞭半導體産業、激光技術、核能以及未來量子計算的發展。我們將進一步展望力學前沿研究,例如湍流理論的挑戰、復雜係統的建模、生物力學(如骨骼的受力分析、血液流動)以及天體物理中的極端力學現象(如黑洞、中子星)。 第七章:力學的哲學意蘊與未來展望 《力學的世界》的最後一章將迴歸哲學層麵,探討力學發展所帶來的對宇宙觀、因果律以及人類認知邊界的深刻影響。我們將反思決定論與概率論在力學中的體現,以及量子力學帶來的新的哲學思考。本書將總結力學作為一門學科,其核心在於揭示和描述物質世界的運動規律,這種規律的普適性和統一性是人類智慧的偉大體現。最後,我們將展望未來,力學研究將如何繼續與數學、計算機科學、信息科學等領域深度融閤,不斷拓展我們對物質世界運動本質的理解,並為解決人類麵臨的重大挑戰提供新的思路和技術支撐。 本書特點: 宏觀視角: 聚焦力學學科的整體發展曆程,而非局限於單一理論或技術。 曆史脈絡: 按照時間順序,清晰展現力學理論的演進和突破。 概念解析: 用生動形象的語言解釋復雜的力學概念,力求通俗易懂。 跨學科聯係: 強調力學與其他科學領域(數學、物理、工程、哲學)的緊密關聯。 應用導嚮: 詳細闡述力學原理在現代科技和日常生活中的重要應用。 啓發思考: 引導讀者深入思考力學背後的哲學意蘊和未來發展方嚮。 《力學的世界:從牛頓到現代的演進》是一部獻給所有對世界運行機製充滿好奇心讀者的讀物。它將帶領您穿越時空的界限,從古人的哲學思辨到現代科學的尖端探索,感受人類認識和駕馭物質世界運動規律的智慧光輝。