工程力学 1 绪论课件

第1章 绪论
1.2 力学发展的简要回顾
伽利略(Glileo,1564－1642) 在科 学史上是一位难得的天才，是意 大利文艺复兴后期，伟大的力学 家、天文学家、哲学家。 近代实验物理学的开拓者，被誉 为“近代科学之父”。后人称他 为“科学实验之父”。
第1章 绪论
1.2 力学发展的简要回顾
伽利略是第一个把实验引进力学的科学家，他 利用实验和数学相结合的方法确定了一些重要的力 学定律。1582年前后，他经过长久的实验观察和 数学推算，得到了摆的等时性定律。接着在1585 年因家庭经济困难辍学。离开比萨大学期间，他深 入研究古希腊学者欧几里得、阿基米德等人的著作。 他根据杠杆原理和浮力原理写出了第一篇题为《天 平》的论文。不久又写了论文《论重力》，第一次 揭示了重力和重心的实质并给出准确的数学表达式， 因此声名大振。与此同时，他对亚里士多德的许多 观点提出质疑。
第1章 绪论
1.1 什么是工程力学
工程力学是力学学科的一个分支
工程力学是研究实际工程中的力学 问题， 问题，并将力学原理应用于工程技 术领域的科学。 术领域的科学。
第1章 绪论
1.1 什么是工程力学
工程力学课程的主要内容 静力学 材料力学
第1章 绪论
1.1 什么是工程力学
什么是静力学？
静力学又称刚体静力学，主要是研究刚性 静力学又称刚体静力学，主要是研究刚性 物体在平衡状态时的受力问题。 时的受力问题 物体在平衡状态时的受力问题。 刚性物体是假定物体不变形的一种理想化 状态。 状态。 平衡状态是一种特殊的运动状态。 平衡状态是一种特殊的运动状态。
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1.2 力学发展的简要回顾
牛顿 (Isac ewton,1642， ， 12，25－1727，3，20， ， － ， ， ， 84岁) 出生于一个中等农 岁 户家中。 户家中。
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1.2 力学发展的简要回顾
牛顿对整个自然科学的最重要的贡献是 他的巨著《自然哲学的数学原理》。这 本书出版于1687年，书中提出了万有引 力理论并且系统总结了前人对动力学的 研究成果，后人将这本书所总结的经典 力学系统称为牛顿力学。
惠更斯在论文《论物体的碰撞运动》中对碰撞问 题进行了系统的讨论。他讨论的前提是：惯性定 律，碰撞是完全弹性的。在这样的条件下他提出 13个命题，得到了一些重要的定律。如：“两 两 个物体相互碰撞时， 个物体相互碰撞时，它们的质量乘其速度平方 之和在碰撞前后保持不变。 之和在碰撞前后保持不变。”（1669年）
由于社会变革，当时从行会手工业生产转变为工场手工业生产。 研究机械的运动和寻找它的规律的任务被提了出来； 航海需要天文学（天体力学）的帮助； 在战争中广泛利用火炮，提出了弹道学这一中心同题。
随着上述任务的需求，动力学首先得到了发展。 随着上述任务的需求，动力学首先得到了发展。
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1.2 力学发展的简要回顾
阿基米德（公元前 287～212） 古希腊伟大的数学家、力学家。生 于西西里岛的叙拉古，卒于同地。他和I. 牛顿、C.F.高斯并列为有史以来三个贡 献最大的数学家。在他的两本著作里， 《论平面图形的平衡》、《论浮体》用 了明确而普遍的方式. 建 立 了 杠 杆 平 衡 学 说 (Relationships for the equilibrium of levers ) ， 奠 定 了 几 何 静 力 学 (Statics for geometry)、 重心静力学(Statics for barycenter)。
F Fx F1
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F F2
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1.2 力学发展的简要回顾
• 法国科学家法利农（1654一1722）提出 了力矩moment定理；
• 潘索（1777～1859）提出了力偶couple of moment的概念及有关的理论， 使得静力 学的理论得到了进一步的发展。
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1.2 力学发展的简要回顾
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1.2 力学发展的简要回顾
帕特农神庙
建于438B.C.
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1.2 力学发展的简要回顾
古罗马的农神庙
The Forum. Examples of early Roman column construction can be seen in the 39 ft. 4 in. granite columns of the Temple of Saturn (AD 284, left foreground) and the 48 ft. 5 in. high columns of the Temple of Castor and Pollux (AD 6, right background). (Rome, Italy)
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1.2 力学发展的简要回顾
伽利略对运动基本概念，包括重心、 速度、加速度等都作了详尽研究并 给出了严格的数学表达式。尤其是 加速度概念的提出，在力学史上是 一个里程碑。有了加速度的概念， 力学中的动力学部分才能建立在科 学基础之上，而在伽利略之前，只 有静力学部分有定量的描述。
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1.2 力学发展的简要回顾
达. 芬奇（1452～1519）
莱昂纳多.达.芬奇是意大利文艺复兴 时期的第一位画家，也是整个欧洲文艺 复兴时期最杰出的代表人物之一。他是 一位思想深邃、学识渊博、多才多艺的 艺术大师、科学巨匠 文艺理论家、 科学巨匠、文艺理论家 艺术大师 科学巨匠 文艺理论家、大 哲学家、诗人、音乐家、工程师和发明 哲学家、诗人、音乐家、工程师和发明 家。他在几乎每个领域都做出了巨大的 贡献。后代的学者称他是“文艺复兴时 贡献。后代的学者称 代最完美的代表”，是“第一流的学 者”，是一位“旷世奇才”。所有的以 及更多的赞誉他都当之无愧。
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1.1 什么是工程力学
什么是材料力学？
材料力学以变形固体为研究对象， 材料力学以变形固体为研究对象，主 要研究变形固体的受力、变形、 要研究变形固体的受力、变形、破坏 的一门科学。 的一门科学。
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1.1 什么是工程力学
如何确保施工中的桥梁面板正确对接？
桥梁面板如何 受力？ 桥梁面板如何 变形？ 如何确保桥梁 安全服役？ （长期服役不 破坏是最基本 的要求）
静力学通过两千年的发展，到 19世纪已形成了一门相对完整的学 问。为当时社会的简单工具、土木 建筑、桥梁、交通工具等发展作出 了重要贡献。
举例如下：
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河北赵县赵州桥
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意大利比萨斜塔
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1.2 力学发展的简要回顾
自然科学随同文艺复兴以及社会的巨大 变革开始发展起来。 变革开始发展起来 。力学通过漫长的停滞后 在动力学方面得到了迅速发展。 在动力学方面得到了迅速发展。
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1.1 什么是工程力学
这就需要研究拉索、桥梁面板的受力、变 形和破坏时的安全余量。
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1.2 力学发展的简要回顾
力学是人类科学历史上起源最早的 学科之一， 学科之一，来源于人类早期的生产 实践。 实践。
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第1章 绪论
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1.2 力学发展的简要回顾
金字塔
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1.2 力学发展的简要回顾
有关力学最早的文字叙述
墨翟(di)（公元前468～382） 在他所著的《墨经》里，已 对力和运动，下了适当的定 义： “力，形之所以奋也。” 书中论述了杠杆的平衡问题。 指出，杠杆的平衡不但取决 于加在两端的重量，还与 “本”（重臂）、“标” （力臂）的长短有关，进而 得出“长、重者下，短、轻 者上”的结论。
、 提出了力矩(moment)的概念、 自由落体(falling bodies)经验 公式等
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1.2 力学发展的简要回顾
•芬兰史蒂芬（1548～1620）由斜面问题的 研 究 ， 得 出 了 力 的 合 成 (composition of forces)与力的分解（Decompose of forces)定 律，即力的平行四边形原理；
第1章 绪论
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伽利略 关于梁 的试验
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惠更斯 Christiaan Huygens 1629－ 1695
第1章 绪论
1.2 力学发展的简要回顾
两个弹性球碰撞的问题，伽利略以及他以 前的学者就曾经讨论过，但是都没有得到 什么重要的结论。
力学的地位
力学横跨自然科学与工程技术。 力学横跨自然科学与工程技术。
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1.1 什么是工程力学
力的作用与物质的运动是自然界和人类活 动最基本的现象，它所阐明的规律带有普 遍的性质，这奠定了力学在科学体系中的 基础（科学）地位。 基础（科学） 力学以工程和自然界的真实介质和系统为 研究对象，绝大多数科学技术和工程领域 不断提出大量新的力学问题急需解决，力 学植根于国民经济和国防建设的各个门类。 这又奠定了力学的工程技术地位。 工程技术地位。
工 程 力 学
第1章 绪论
第1章 绪论 章
1.1 什么是工程力学 1.2 力学发展的简要回顾 1.3 工程力学的研究方法 1.4 工程力学的基本研究主线
第1章 绪论
1.1 什么是工程力学
1.1 什么是工程力学
力学是研究力与运动的科学。大到宇宙， 小到基本粒子，力与运动无所不在。
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1.1 什么是工程力学
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1.2 力学发展的简要回顾
自然哲学 的 数学原理
最早版本
第1章 绪论
1.2 力学发展的简要回顾
在整个18、19世纪里，牛顿 成为整个自然科学的偶像。 牛顿与牛顿力学的影响所以 这样大，是由于：