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這是小弟在搜尋資料時找到的 小弟覺得這些文章頗有參考價值 對力學領域的認知與理論應用 收穫更廣 幾乎沒有艱深的方程式 是大陸那邊論壇 小弟將所有內容轉為繁體中文供參考 原始網址:http://www.instrument.com.cn/bbs/shtml/20061204/652240/index.shtml 其中不排版(因為太多了 冏 有時間再來排吧) 力學又稱經典力學,是研究通常尺寸的物體在受力下的形變,以及速度遠低於光速的運動過程的一門自然科學。力學是物理學、天文學和許多工程學的基礎,機械、建築、航天器和船艦等的合理設計都必須以經典力學為基本依據。 機械運動是物質運動的最基本的形式。機械運動亦即力學運動,是物質在時間、空間中的位置變化,包括移動、轉動、流動、變形、振動、波動、擴散等。而平衡或靜止,則是其中的特殊情況。物質運動的其他形式還有熱運動、電磁運動、原子及其內部的運動和化學運動等。 力是物質間的一種相互作用,機械運動狀態的變化是由這種相互作用引起的。靜止和運動狀態不變,則意味著各作用力在某種意義上的平衡。因此,力學可以說是力和(機械)運動的科學。 力學的起源 力學知識最早起源于對自然現象的觀察和在生產勞動中的經驗。人們在建築、灌溉等勞動中使用杠杆、斜面、汲水等器具,逐漸積累起對平衡物體受力情況的認識。古希臘的阿基米德對杠杆平衡、物體重心位置、物體在水中受到的浮力等作了系統研究,確定它們的基本規律,初步奠定了靜力學即平衡理論的基礎。 古代人還從對日、月運行的觀察和弓箭、車輪等的使用中,瞭解一些簡單的運動規律,如勻速的移動和轉動。但是對力和運動之間的關係,只是在歐洲文藝復興時期以後才逐漸有了正確的認識。 伽利略在實驗研究和理論分析的基礎上,最早闡明自由落體運動的規律,提出加速度的概念。牛頓繼承和發展前人的研究成果(特別是開普勒的行星運動三定律),提出物體運動三定律。伽利略、牛頓奠定了動力學的基礎。牛頓運動定律的建立標誌著力學開始成為一門科學。 此後,力學的研究物件由單個的自由質點,轉向受約束的質點和受約束的質點系。這方面的標誌是達朗貝爾提出的達朗貝爾原理,和拉格朗日建立的分析力學。其後,歐拉又進一步把牛頓運動定律用於剛體和理想流體的運動方程,這看作是連續介質力學的開端。 運動定律和物性定律這兩者的結合,促使彈性固體力學基本理論和粘性流體力學基本理論孿生於世,在這方面作出貢獻的是納維、柯西、泊松、斯托克斯等人。彈性力學和流體力學基本方程的建立,使得力學逐漸脫離物理學而成為獨立學科。 從牛頓到漢密爾頓的理論體系組成了物理學中的經典力學。在彈性和流體基本方程建立後,所給出的方程一時難於求解,工程技術中許多應用力學問題還須依靠經驗或半經驗的方法解決。這使得19世紀後半葉,在材料力學、結構力學同彈性力學之間,水力學和水動力學之間一直存在著風格上的顯著差別。 20世紀初,隨著新的數學理論和方法的出現,力學研究又蓬勃發展起來,創立了許多新的理論,同時也解決了工程技術中大量的關鍵性問題,如航空工程中的聲障問題和航太工程中的熱障問題等。 這時的先導者是普朗特和卡門,他們在力學研究工作中善於從複雜的現象中洞察事物本質,又能尋找合適的解決問題的數學途徑,逐漸形成一套特有的方法。從20世紀60年代起,電腦的應用日益廣泛,力學無論在應用上或理論上都有了新的進展。 力學在中國的發展經歷了一個特殊的過程。與古希臘幾乎同時,中國古代對平衡和簡單的運動形式就已具備相當水準的力學知識,所不同的是未建立起像阿基米德那樣的理論系統。 在文藝復興前的約一千年時間內,整個歐洲的科學技術進展緩慢,而中國科學技術的綜合性成果堪稱卓著,其中有些在當時世界居於領先地位。這些成果反映出豐富的力學知識,但終未形成系統的力學理論。到明末清初,中國科學技術已顯著落後於歐洲。 學科性質 物理科學的建立是從力學開始的。在物理科學中,人們曾用純粹力學理論解釋機械運動以外的各種形式的運動,如熱、電磁、光、分子和原子內的運動等。當物理學擺脫了這種機械(力學)的自然觀而獲得健康發展時,力學則在工程技術的推動下按自身邏輯進一步演化,逐漸從物理學中獨立出來。 20世紀初,相對論指出牛頓力學不適用於高速或宇宙尺度內的物體運動;20年代,量子論指出牛頓力學不適用於微觀世界。這反映人們對力學認識的深化,即認識到物質在不同層次上的機械運動規律是不同的。所以通常理解的力學,是指以宏觀的機械運動為研究內容的物理學分支學科。許多帶“力學”名稱的學科,如熱力學、統計力學、相對論力學、電動力學、量子力學等,在習慣上被認為是物理學的其他分支,不屬於力學的範圍。 力學與數學在發展中始終相互推動,相互促進。一種力學理論往往和相應的一個數學分支相伴產生,如運動基本定律和微積分,運動方程的求解和常微分方程,彈性力學及流體力學和數學分析理論,天體力學中運動穩定性和微分方程定性理論等,因此有人甚至認為力學應該也是一門應用數學。但是力學和其他物理學分支一樣,還有需要實驗基礎的一面,而數學尋求的是比力學更帶普遍性的數學關係,兩者有各自不同的研究物件。 力學不僅是一門基礎科學,同時也是一門技術科學,它是許多工程技術的理論基礎,又在廣泛的應用過程中不斷得到發展。當工程學還只分民用工程學(即土木工程學)和軍事工程學兩大分支時,力學在這兩個分支中就已經起著舉足輕重的作用。工程學越分越細,各個分支中許多關鍵性的進展,都有賴於力學中有關運動規律、強度、剛度等問題的解決。 力學和工程學的結合,促使了工程力學各個分支的形成和發展。現在,無論是歷史較久的土木工程、建築工程、水利工程、機械工程、船舶工程等,還是後起的航空工程、航太工程、核技術工程、生物醫學工程等,都或多或少有工程力學的活動場地。 力學既是基礎科學又是技術科學這種二重性,有時難免會引起分別側重基礎研究和應用研究的力學家之間的不同看法。但這種二重性也使力學家感到自豪,它們為溝通人類認識自然和改造自然兩個方面作出了貢獻。 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 218.160.113.179