理论力学-精选.ppt

理论力学-精选.ppt理论力学
教材:
刘延柱等,《理论力学》
主讲:
包光伟
办公室:
力学电工楼232A室
电话:
54743046
E-mail:
******@sjtu.
网址:
./Resource/Bao/
参考书目
吴镇:理论力学(上、下册).上海交通大学出版社,1989
哈尔滨工业大学理论力学教研室编:理论力学(上、下册).,1997
Andrew Pytel, Jaan Kiusalaas: Engineering Mechanics – STATICS, DYNAMICS. 清华大学出版社,2001
. Beer, . Johnston, Jr.: Vector Mechanics for Engineers. McGraw-Hill, 1988
Bela I. Sandor: Engineering Mechanics. Prentice-Hall, 1987
绪论
力学是什么?
力学是一门描述和研究在力的作用下物体静止或运动的科学
力学可以分为三部分:刚体力学、变形体力学、流体力学
理论力学的研究对象是刚体
理论力学的研究内容是:静力学、动力学
力学与物理学的区别
物理学研究自然物质的性质和运动规律,是从认识自然的角度出发的,是一门自然科学
物理学包括力学、热力学、电学和磁学、核物理
工程力学(理论力学、材料力学、流体力学)是一门应用科学,是将力学原理应用于机械设计,它训练学生学会力学的工程应用
立公式和求解精度
你对力学原理的掌握程度将表现在对问题的立式和求解的能力;
逐渐建立一个对问题分析的“工程观”;
建议将你的作业解题分解为下列几个部分:
已知部分:列出所有给定的数据,如果需要作图,则作一个清晰、比例合适的图
求解部分:正确表述要求解的内容
解题部分:求解问题,列出分析中的所有步骤,作业清晰,使别人能看懂和理解你的分析
验证:从“这一答案是否合理?”中可以发现解是否正确
合理的精度选择
通常的做法是最后答案保留2位小数(有效数为3位时),中间过程保留3位小数,例如:
牛顿力学
1687年,Isaac Newton (1642-1727)出版了《自然哲学的数学原理》(Principia),提出了万有引力定律和动力学基本定律。
牛顿的工作主要是天体力学,局限于质点的运动。
二百多年后,刚体动力学、流体力学、变形体力学获得了发展。
牛顿力学的应用范畴
牛顿力学——经典力学
相对论力学——宇宙尺度(速度接近光速、强引力场等),去除了牛顿力学的两个基本假设:固定或惯性参考系的存在和时间是一个绝对变量
量子力学——原子和亚原子尺度,去除了牛顿力学中确定性和连续性两个重要概念,事件的发生以概率描述,出现以离散步而不是连续状态
在日常生活中所遇到的物体的运动,上述理论收敛于牛顿力学方程
质点的牛顿定律
如果一个质点处于静止(或匀速直线运动),除非该质点受到力的作用,否则将保守静止(或匀速直线运动)状态。
一个质点受力的作用,该质点将沿着力的方向产生加速运动,加速度与力成正比,与质量成反比。
对任意的一个作用,都存在一个等值反向的反作用,即两个质点之间相互作用的两个力等值反向。
惯性参考系
牛顿第二定律中的质点运动加速度的测量依赖于坐标系的建立。
使牛顿第二定律满足的坐标系称为惯性参考系(或称为牛顿参考系或伽利略参考系)。
工程应用中选取惯性参考系的方法是要求牛顿第二定律在一定的精度下得到满足。
对地面上的许多设计应用,惯性参考系可以近似取固连于地球的坐标系。
研究地球卫星,坐标系可以建立在太阳上。
研究星际旅行,坐标系应建立在恒星上。