理论力学优秀课件

固体力学
的强度、刚度和稳定性。
流体力学：研究流体受力与运动规律。
二、研究内容 (1) 静力学: 研究物体所受力系的简化平衡规律及 其应用。 包括几何静力学、分析静力学
应 用: 质点系、刚体、流体
变形固体
杆与杆结构. 块、板、壳.
三大关系
平衡、几何、物理
(2) 运动学: 研究点与刚体运动的几何性质
理论力学课件
• 教材蓝本 (面向21世纪课程教材) 金尚年,马永利编著.理论力学.第二版.北京：高等教育出版，2002
• 主要参考书： 1. 陈世民.理论力学简明教程.北京：高等教育出版社，2001.
2. H.Goldstein .Classical Mechanics (Second Edition).
第一章 牛顿动力学方程
内容: ·经典力学立论的理论基础 ·牛顿力学的基本定律和定理 ·牛顿动力学方程及其应用 ·解题指导
重点: 牛顿动力学方程及其应用
难点: 角动量概念和角动量定理
牛顿在伽利略、开普勒工作的基础上建立了完整的经典 力学理论，这是现代意义下的物理学的开端。经典力学理论的 基础是质点运动三条定律，其核心是牛顿动力学方程。
1、1 经典力学立论的理论基础
包括：三个观点（物质观、时空观、运动观）和四条推理规则（简单 性原理、因果性原理、统一性原理、真理性原理）
• 物质观。所有的物质都由原子的微粒组成，原子间存在互相吸引 力和排斥力，可以凝聚分离，构成万物及运动。
• 时空观（绝对时空观）。时间是一维的、均匀的、无限的，与空 间和物质都无关——牛顿的绝对时间。可用一条长的直线表示时间：
宇 观
一般力学 固体力学 流体力学 交缘力学
微 观
相对论力学
(质量与尺寸 随v而变化 )
量子力学
理论力学： 研究质点系机械运动一般规律。
(属于一般力学)
包 括： 静力学、运动学和动力学
材料力学： 研究杆状构件的强度，刚
度和稳定性 。
结构力学：研究杆系结构的强度，刚 度和稳定性。
弹性力学： 研究非杆结构在弹性阶段
左
右
过去
现在 图1.1
未来
空间是三维的，各向同性的、均匀的、无 限的，与时间和物质都无关——牛顿的绝对空间。 可用一直角坐标系表示空间。原点为空间任一点， 正交的三个坐标轴方向可以任意选取且可向正负 方向无限延伸，任一质点在空间的位置均可用坐 标系中的三个坐标值表出。绝对时间和绝对空间 构成了牛顿力学的绝对时空观。
Cambridge:
Addison-Wesley,1980. 3. 蒋士亮.理论力学学习导引.桂林:广西师范大学出版社,1997.
• 内容设计 蒋士亮教授 何良明
•脚 本 蒋士亮教授 何良明
• 多媒体制作 赵迎新老师、刘杰、何良明
• 动画制作 吴礼燕老师
• 文字录入 盘佳秀
一、力学、与理论力学
宏观 经典力学 绝对时空 v《光速
K
Kp
表面力与体积力
分布力与集中力 ④其它外因: 温度变化、电磁效应、支座移动，
加工误差等。
四、研究途径与方法
1、途径: 分理论体系与工程应用两条。
基本定律 公理化
基本模型 （质点系 ）
普遍定理
实 抽象 际 简化 对 象
力学模型
数学模型
解析 理论解答 计算
实验 误差检验 是 模拟
结 果
否 修改力学模型
rxiyjzk
（1.4）
x
r x iy jz k
（1.5）
方程（1.3）可表示为
m x F x(x,y,z;x ,y ,z;t) m y F y(x,y,z;x ,y ,z;t) m zF(xz,y,z;x ,y ,z;t)
分为宏、细、微三层次。 流 体: 理想流体(无粘性) 。
.地球: 天文学中视为质点或刚体。 地震学中视为多相变形固体。 土木工程中视为弹性半空间。
3、特殊模型: 工程系统的计算简图(结构与机构)
①形状
轮廓线、杆轴线
②联结
铰接:限制平移、可转动
刚结:限制平移与转动
③荷载
弹性:可变形 恒载与活载 静载与动载
包括位移、轨迹、速度、加速度。
(与力无关、也是变形体运动基础)
F
B
A
C
B
C
刚体运动
变形(包含刚体位移和相对位移)
(3) 动力学: 研究物体所受力与运动间的关系 包括质点系、刚体，变形体的动力效应。
三、力学模型 1、基本模型: 质点系→基本理论(包括一切模型) 2、一般模型:
质 点: 具有质量的几何点。 刚 体: 任何两点距离不变的几何体。 变形固体: 连续、均匀、各向同性或各向异性假设。
m
r
动，所受到的力为,当物体的质量不变时,牛
C
顿第二定律的表示为
d
O 图1.3
பைடு நூலகம்
m F
dt
F F (r ,r ,t)
(1.1)
力
F
一般是位矢
r
速度
r
和时间t的函数:
(1.2)
则式(1.1)可写为
m r F (r ,r ,t)
(1.3)
式(1.3)在常用的坐标系中的分量式分别为：
（１） 直角坐标系
静力学：从5条公理出发.
②公理化:
动力学： 从牛顿三大定律出发.
分析力学：从两个基本原理出发.
③数学方法: 矢量分析、代数方程、微分方程。
④计算机方法: 数值计算、过程仿真。
⑤实验方法: 机械测试、电测、光测等。
⑥开拓新方法: 校核 响应
优化设计
参数识别
(系统几何物理特性)
逆问题
培养能力: 1、经典方法分析能力
·运动观.内容包括 ①力学的最高原理——牛顿三定律和 力学相对性原理的确立；②万有引力定律的发现。
·简单性原理.凡科学上正确的东西都是简单的，因此，力 求用简单的方法和形式解决科学问题，表述科学结论。
·因果性原理.即决定论。
· 绝对性原理.指物质观、时空观、运动观对整个自然 都是普遍适用的，是自然哲学的根本所在。
·真理性原理.既承认客观真理的存在，同时又承认人们 在一定认识阶段的认识只能接近真实，即承认相对真理的存 在。真理性原理是绝对真理与相对真理结合的观点。
四条哲学推理规则是自然科学认识论、方法论的准则， 是学习、研究自然科学强大的思想武器。
１.２ 牛顿第二定律的数学表达 设质量为m的物体（质点）沿曲线C运
抽象与逻辑思维；运动、变形与受力分析；计算 模型与方法的选择。
2、创新能力
创造新思想、新方法、新产品的能力。 创新思维特点:
发散性: 多向性 开放性: 一题多解、多问、多变
探索性: 寻找新问题与新途径。 由被动接收
想象性: 想象力比知识更重要。
主动索取
3、考研
土木、力学、机械、航天研究 生必考课程之一. 科技创新，需要高级力学人才。