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1、1.理论力学的研究对象理论力学研究物体机械运动规律的科学。 机械运动：物体在空间的位置随时间的变化。包括：静止、移动、转动、振动、变形、流动、波动、扩散等。运动是物质存在的形式，它的范围很广：物体位置的变化、发光、发热、化学变化甚至人脑的思维等。静力学：静力学：运动学：运动学：动力学：动力学：研究物体在力系作用下的平衡规律，同时也研究力的一般性质和力系的简化方法等。研究物体运动的几何性质，而不研究引起物体运动的原因。研究受力物体的运动变化与作用力之间的关系。理论力学的研究内容理论力学的研究内容研究物体机械运动一般规律及其工程应用的学科静 力 学研究力系的简化与平衡问题以及物体的受力分析方法运
2、动 学研究物体运动的几何性质而不涉及引起物体运动的力动 力 学研究物体受力及运动之间的关系理 论 力 学2.理论力学发展简史 理论力学是以伽利略(Galileo A.D.1564-1642年)和牛顿(Newton A.D.1642-1727年)所总结的关于机械运动的基本定律为基础发展起来的，属于古典力学的范畴。实际上它的研究对象的速度必须远小于光速(300000 km/s)，才足够准确。在这里有必要研究一下它的发展简史。1 远在奴隶社会时代，我国劳动人民就积累了比较丰富的力学知识，如杠杆原理、功的原理、滚动磨擦的原理。我国古代的墨经是一部最早记述有关力学原理的著作。在欧州，比墨经稍晚一些，相继
3、出现了亚里士多德的“物理学”和阿基米德的“论比重”等著作，奠定了静力学的基础。在那个时期，出现争论的事很多，我们大家可能都还记得高中时学过的比萨斜塔前的实验，那个时候亚里士多德(Aristotle,B.C.384-322)认为物体下落的速度与其重量成正比，直到十七世纪，伽利略才推翻了这个错误的认识。还有太阳中心说及地球中心论等等许多的争论。2 十六到十七世纪，力学开始形成一门独立的系统的学科，伽利略提出了加速度的概念，从而奠定了动力学的基础。牛顿在总结前人的研究成果后，写出了自然哲学之数学原理一书(1687年)，对动力学作了系统的描述，提出了牛顿三定律，它是整个古典力学的基础。3 十八、十九世
4、纪是理论力学发展成熟的时期，相继提出了重要的虚位移原理、达朗伯原理以及拉格朗日方程。在此基础上，产生了分析力学。进入二十世纪，由于新技术革命的需要，又相继产生了非线性振动、陀螺力学、飞行力学、弹道学等一系列分支力学。 我国古代人民(十四世纪以前) 在力学的发展上始终走在世界的前列，只是在近代封建社会的统治下，才变得比较落后。解放后，力学才又重新焕发出生机。 在力学的发展史上，我国不乏光辉的实例，公元前250年，李冰建成了至今闻名中外的都江堰，东汉的张衡发明了地动仪，隋代的李春建成的赵州桥，至今仍屹立着，已有一千三百多年历史。我们大家不要认为制造一座桥很简单，实际上它要综合理论力学、材料力学、结
5、构力学等一系列的知识。谈到这儿，我们不禁要谈到二次大战中的一个真实故事，当时德国的一支部队打胜仗后举行隆重的庆祝仪式，浩浩荡荡从一座桥上通过，结果还没走到中间桥就“轰”的一声塌了，事后查明是由于部队的步伐使桥发生了共振现象，使许多士兵遭到了水灾之苦。岷江上的大型引水枢纽工程，也是现有世界上历史最长的无坝引水工程。始建于公元前256前251年。都江堰赵州桥(安济桥)591599年，跨度37.4米,采用拱高只有7米的浅拱-敞肩拱，敞肩拱的运用为世界桥梁史上的首创，并有“世界桥梁鼻祖”的美誉。 东汉时期，中国发生地震的次数是比较多的，为了测定地震方位，及时地挽救人民的生命财产，公元126年，张衡在第
6、二次担任太史令之后， 就注意掌握收集地震的情报和记录，经过多年的潜心研究，终于在公元132年(东汉顺帝阳嘉元年)，发明了世界上第一台测定地震方位的科学仪器候风地动仪。张衡与地动仪 1056年建成，采用筒体结构和各种斗拱，900多年来经受过多次地震的考验。山西应县木塔桥梁的共振破坏点击图片可以播放影片点击图片可以播放影片塔科马（塔科马（Tacoma）桥风振致毁）桥风振致毁 1940年11月7日，美国华盛顿州塔科马桥因风振致毁。这一严重的桥梁事故，开始促使人们对悬索桥结构的空气动力稳定问题进行研究。该桥主跨长853.4m，全长1810.56m，桥宽11.9m，而梁高仅1.3m。通过两年时间的施工，
7、于1940年7月1日建成通车。但由于当时人们对柔性结构在风作用下的动力响应的认识还不深入，该桥的加劲梁型式极不合理（板式钢梁），导致在中等风速(19m/s)下结构就发生破坏。幸好在桥梁破坏之前封闭了交通。据说，在出事当天，一位记者把车停在桥上，并把一条狗留在车内。桥倒塌时，只有他本人跑到了桥台处。该桥破坏时，当地Tacoma报社的编辑Leonard Costsworth恰好路过，并用摄影机记录下一段珍贵的胶片。这才使得后人有机会一睹当年桥毁场面。当地的报纸以简洁的标题对这场事故作了报道，“损失：一座桥、一辆汽车、一条狗”。10年以后，才开始重新修建塔科马桥。仍采用悬索桥型式，但加劲梁改为桁架式
8、。新桥总长较旧桥长12m，于1950年10月14日建成通车。1 由于我们是工科专业，而工科专业要较多地接触机械运动的问题，学好了理论力学，应用所学的其它知识，我们基本上能解决实际生活中的机械运动问题。2 理论力学是学习一系列后续课程的重要基础，理论力学是研究力学中最普通的最基本的规律，很多课程如材料力学、弹性力学、结构力学、流体力学、飞行力学、振动理论、断裂力学都要以理论力学的内容为基础。3.学习理论力学的目的3 随着科学技术的发展，交叉学科的地位也越来越重要。力学与其它学科的渗透形成了生物力学、爆炸力学、物理力学等边缘学科，这就需要我们有坚实的理论力学基础。4.力学的应用航天工程 核反应堆工
9、程 航空工程 石油工程 机械工程 电子工程 土木工程 计算机工程 水利工程 其它工程领域力学的应用力学的应用 航天工程航天工程 力学的应用力学的应用 航天工程航天工程微小卫星发现号航天飞机力学的应用力学的应用 航空工程航空工程力学的应用力学的应用 机械工程机械工程力学的应用力学的应用 土木工程土木工程上海南浦大桥力学的应用力学的应用 土木工程土木工程浦东开发区高层建筑力学的应用力学的应用 水利工程水利工程美国胡佛大坝力学的应用力学的应用 水利工程水利工程长江三峡工程力学的应用力学的应用 核反应堆工程核反应堆工程力学的应用力学的应用 石油工程石油工程力学的应用力学的应用 计算机工程计算机工程力学的应用力学的应用 其它领域其它领域星系力学的应用力学的应用 其它领域其它领域大气海洋力学的应用力学的应用 其它领域其它领域大型射电望远镜“工程力学走过了从工程设计的辅助手段到中心主要手段的过程，不是唱配角而是唱主角了” 钱学森 1997年9月 汽车碰撞碰撞时气囊与人的相互作用豪华游艇战斗机的振动模态分析飞鸟与空中客车机翼相撞运动中的乒乓球尾流人造骨骼橡胶轮胎轮胎与轮毂天文望远镜桁架钢结构接头齿轮啮合结束结束