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近期參考3

力學應該學成什么樣？錢偉長先生說：“我沒有專業，祖國的需要就是我的專業?！痹谖铱磥?，這大概可以算是力學學習的理想境界：不是說我會什么我去做什么；而是說祖國需要什么我就會什么。最大化的實現個人價值！

這本質上也體現了力學的無邊界特性。無邊界并不是真正的沒有邊界，而是說信息、能量等可以在邊界兩側自由的不受阻礙通過。力學的無邊界性要求力學和機械、土木、航空航天等相關專業之間，信息、能理等可以相互交流，相互促進。4工程力學靜力學材料力學研究方法：理論分析+實驗研究理論實踐6

緒論

古希臘自然科學家阿基米德（公元287-212）在他的著作《論比重》中，總結了古代積累起來的靜力學知識，建立了有關杠桿平衡、重心、液體中浮體的平衡理論，奠定了靜力學的基礎。

但是，阿基米德以后直到公元前14世紀的漫長時期中，由于封建和神權的長期統治，生產力停滯不前，力學及其他學科也得不到發展。阿基米德曾說過“如果給我一個支點,我就可以舉起地球.”7

直到15世紀后期進入文藝復興時期，由于商業資本的興起，生產力發展很快，手工業、航海、建筑以及軍事技術等方面提出的問題，推動了力學和其他科學迅速發展。意大利著名藝術家、物理學家列奧納多·達·芬奇（1452-1519）研究了物體沿斜面運動和滑動摩擦的問題，并在研究平衡問題時引起了力矩的概念。緒論

力學是數學的樂園，因為我們在這里獲得了數學的果實。8

波蘭科學家尼古拉哥白尼（1473-1543）創立了宇宙的太陽中心學說，引起科學界宇宙觀的革命。在這個基礎上，德國學者約翰開普勒（1571-1630）提出行星運動三定律，為牛頓發現萬有引力定律打下基礎。緒論

伽利略（Galileo1564-1642)意大利天文學家、力學家、哲學家。1564年2月15日生于比薩。他通過實驗手段確定了自由落體運動規律，并明確提出了慣性定律及加速度的概念。對運動基本概念，包括重心、速度、加速度等都做了詳盡研究并給出了嚴格的數學表達式。尤其是加速度概念的提出，是力學史上的里程碑9

由伽利略開始建立動力學基本定律，經法國學者笛卡爾（1596-1650）、荷蘭學者惠更斯（1629-1695）等人的努力，后來由英國偉大科學家牛頓（1643-1727）總其大成。牛頓在1687年出版的名著《自然哲學的數學原理》一書中提出動力學的三個基本定律，并且從這些定律出發將動力學作了系統的敘述。此外，他還發現萬有引力定律，推動了天體力學的發展。緒論

牛頓(IsaacNewton1642-1727)偉大的英國物理學家、數學家、天文學家。1642年12月25日生于林肯郡的一個農民家庭。1727年3月20日因腎結石癥在倫敦逝世。在力學方面的貢獻，牛頓在伽利略等人工作的基礎上進行深入研究，總結出物體運動的三個基本定律，為力學奠定堅實的基礎。10

在力學史上，17世紀是動力學基礎建立時期，18、19世紀是其發展成熟時期，這段時期，一方面是西方工業革命后生產水平的迅速提高給力學的發展提出了許多新的問題。同時數學的發展也為力學朝分析方向發展提供了有利的條件。緒論

使得力學向著更嚴謹、更完整的學科體系發展、瑞士數學家約翰.伯努利（1667-1748）首先提出了虛位移原理，瑞士數學力學家列奧納多.歐拉（1707-1783）在他的名著《力學》中給出了用微分方程表示的分析方法來解決質點運動問題。他是動力學和流體力學的奠基人之一。

歐拉（1707-1783）1707年4月15日生于瑞士巴塞爾，1783年9月18日死于俄國圣彼得堡。11

力學在分析方向的最大進展是法國數學、力學家拉格朗日（1736-1813），在他的巨著《分析力學》里，把虛位移原理和達朗伯原理結合起來，導出了非自由質點系的運動微分方程。即著名的第二類拉格朗日方程。拉格朗日也是天體力學的奠基人之一，天體力學的很大一部分奠基工作是他和同時代的學者拉普拉斯（1749-1827）完成的。緒論

法國科學家達朗伯（1717-1785）在他的著作《動力學專論》中給出了一個解決動力學問題的普遍原理即所謂的達朗伯原理，從而奠定了非自由質點系動力學的基礎。拉格朗日，J.-L.(Joseph-louisLagrage1736-1813)法國力學家、數學家。1736年1月25日生于意大利都靈，1813年4月10日死于巴黎。12

由19世紀末到20世紀初期，隨著物理學和其他學科的迅速發展，出現了許多以牛頓定律為基礎的古典力學無法解釋的問題，使得牛頓力學的普遍性受到了懷疑。緒論愛因斯坦.A(AlbertEinstein1879-1955)劃時代的大科學家，現代物理學的開創者和奠基人。他的工作使力學在自然科學中的地位和作用發生了巨大的變化。1879年3月14日生于德國烏爾姆鎮。

偉大的物理學家愛因斯坦（1879-1955）創立了相對論力學，否定了絕對空間和絕對時間的概念，為力學這一學科的發展做出了劃時代的貢獻。13

緒論14

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緒論

20世紀以來，由于工業建設、現代國防技術和其他新技術的發展，力學的模型越來越復雜，力學的領域不斷擴大，形成了大批新的邊緣學科。分析力學、運動穩定性理論、非線性振動、有理力學、陀螺理論以及飛行力學等方面都有很大的發展。也涌現出很多力學大家。周培源：近代力學奠基人之一，中國力學學會創始人之一。16

緒論錢學森：中國科學院力學所創始人之一。17

緒論錢學森：我國近代力學奠基人之一。18

緒論19緒論工程力學靜力學材料力學技術基礎課。研究物體的機械運動及受力后的內在表現。受力、平衡（剛體，外效應）內力、變形及破壞（變形體，內效應）

一、工程力學課程的性質及研究內容20——在外界的任何作用下形狀和大小都始終保持不變的物體?；蛘咴诹Φ淖饔孟?，任意兩點間的距離保持不變的物體。當重點研究物體的運動時，可忽略其自身的極小變形，而將其簡化為剛體。1、剛體——是指在外力作用下能發生變形的物體。當重點研究物體的變形和內部受力規律時，則必須將其簡化為變形體。2、可變形固體（變形體）二、剛體和變形體的概念2122三、工程力學的任務1、正確分析工程結構的受力情況；2、研究在外力作用下構件的內部受力、變形和失效的規律；3、提出保證構件足夠安全的設計準則和方法。23四、工程力學的地位和作用

工程力學與工程界各個領域(航空、兵器、造船、機械、建筑、水利、鐵道、橋梁、石油、化工、冶金、采礦等)中均有著緊密的聯系,工程力學在工程界的各個領域中起著十分重要的作用.24空間站和航天器25高層建筑26長江三峽工程27道路與橋梁南京長江大橋28海洋石油鉆井平臺29石油化工30參考書：1.上?；W院與無錫輕工業學院編.工程力學（上）,北京：高等教育出版社，2001.2.范欽珊，蔡新，郭占起編.工程力學（工程靜力學與材料力學），北京：機械工業出版社，2002.31靜力學是研究物體受力和平衡規律的科學。PartI

靜力學靜力學包括以下三部分內容：1、物體的受力分析；2、力系的簡化；3、建立剛體的平衡條件。靜力學是學習材料力學的基礎32目錄第1章靜力學基礎§1–1靜力學中的基本概念§1–2靜力學公理

§1–3約束和約束力

§1–4研究對象和受力圖33一、力的概念§1–1靜力學中的基本概念1、定義——是物體相互間的機械作用，其作用結果使物體的運動狀態和形狀發生改變。力的效應外效應—改變物體運動狀態的效應內效應—引起物體變形的效應342、力的三要素——大小方向作用點3、力的表示法——力是一矢量，用帶箭頭的線段來表示，如圖。F4、力的單位——

在國際單位制中，力的單位是牛頓或千牛頓。(N)1N=1公斤?米/秒2

（kg?m/s2)。35二、其他幾個與力相關的概念（1）力系

——作用于同一物體或物體系上的一群力。（2）等效力系

——對物體的作用效果相同（外效應）的兩個力系。（3）平衡力系

——能使物體維持平衡的力系。（4）合力

——在特殊情況下，能和一個力系等效的一個力。36三、平衡的概念——平衡是物體機械運動的特殊形式，是指物體相對地球處于靜止或勻速直線運動狀態。37公理一(二力平衡公理)作用于剛體上的兩個力，使剛體處于平衡狀態的充要條件是：這兩個力大小相等、方向相反、且作用在同一直線上。（等值、反向、共線、同體）§1–2靜力學公理說明：①對剛體來說，上面的條件是充要的。②對變形體來說，上面的條件只是必要條件。38③二力體：只在兩個力作用下平衡的物體叫二力體。二力桿二力桿F1F2F1F2二力構件受力特點：兩個力的方向必在二力作用點的連線上！39公理二(加減平衡力系公理)在作用著已知力系的剛體上，加上或減去任意平衡力系，都不會改變原力系對剛體的作用效果。（即任何平衡力系均不能改變剛體的運動狀態）推論1(力的可傳性原理)作用于剛體上某點的力，可以沿其作用線移動到該剛體上的任一點，，而不改變它對該剛體的作用效果。40==FAF2F1FABF1AB對剛體來說，力的三要素為：大小、方向、作用線。ABFABF41A公理三(力的平行四邊形法則)

作用于物體上同一點的兩個力的合力也作用于該點，且合力的大小和方向可用這兩個力為鄰邊所作的平行四邊形的對角線來確定。F1F2FR矢量表達式：FR=F1+F2即，合力為原兩力的矢量和。F1F2FRA力的三角形42推論2(三力平衡匯交定理)

剛體受不平行的三個力作用而平衡時，這三個力的作用線必在同一平面內且匯交于一點。F1F3FRF2A=證明：A3F1F2F3A3AA2A143公理四(作用和反作用定律)兩個物體之間的作用力與反作用力總是成對出現，且大小相等，方向相反，沿著同一直線，但分別作用在這兩個物體上。（等值、反向、共線、異體、同存）[例]

吊燈44§1–3約束和約束力1、自由體：2、非自由體：3、約束：4、約束力：5、主動力：可以任意運動（獲得任意位移）的物體。運動受到限制的物體。約束作用于非自由體上而限制其運動的力。限制非自由體運動的周圍物體。約束力以外，物體所受的其他已知力。一、幾個基本概念45①大小常常是未知的；②方向總是與約束限制的物體的位移方向相反；③作用點在物體與約束相接觸的那一點。約束力的特點：GGN1N2461、柔性約束：柔繩、鏈條、皮帶構成的約束。二、常見的幾種類型的約束繩索類只能受拉，所以它們的約束反力是作用在接觸點，方向沿繩索背離物體。47A48492、理想光滑接觸面約束（不計摩擦）約束反力作用在接觸點處，方向沿公法線，指向受力物體。50光滑接觸面約束實例FNAFNB513、光滑圓柱鉸鏈約束ABFAB約束反力的作用線必垂直于銷釘軸線，并過銷釘中心。ABFyFx525354(1)固定鉸支座：FyFx（a）（b）（c）約束反力為徑向平面內過鉸鏈中心的兩個正交力。55(2)活動鉸支座：Fy（c）（b）（a）Fy約束反力必過鉸鏈中心、且垂直于支承面的分量。56（1）向心軸承

4、軸承約束光滑圓柱鉸鏈約束實例約束反力為徑向平面內的兩個正交力。57（2）止推軸承光滑圓柱鉸鏈約束實例約束反力為一個軸向分量加徑向平面內的兩個正交分量。585、固定端約束ABAB平面圖59§1–4研究對象和受力圖一、分離體的概念（freebody）把從周圍物體的約束中分離出來的研究對象，稱為分離體，又稱為自由體。二、受力圖的概念(freebodydiagram)表示分離體及其所受外力的圖，稱為受力圖，又稱為分離體圖或自由體圖。611、選研究對象2、取分離體3、畫出所有主動力4、畫出所有約束力三、畫受力圖的步驟62梁AB如下圖所示，

分析AB梁的受力情況并作出它的受力圖。例1-1FAB2m3mCαCABFBFαFAyFAx手寫