上海交通大學(xué)理論力學(xué)緒論

上海交通大學(xué)理論力學(xué)緒論第1頁/共38頁2023年3月30日2前言力學(xué)是一門基礎(chǔ)學(xué)科，它同數(shù)、理、化、天、地、生并列為七大基礎(chǔ)學(xué)科之一。力學(xué)的應(yīng)用范圍十分廣泛，它又屬于技術(shù)科學(xué)，它植根于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)產(chǎn)業(yè)門類。哪里有技術(shù)難題，幾乎那里就有力學(xué)難題。

20世紀(jì)，產(chǎn)生的許多高新技術(shù)，航天、航空、高層建筑、大型空間結(jié)構(gòu)、巨型輪船、大跨度與新型橋梁（如吊橋、斜拉橋）、海洋平臺(tái)、精密機(jī)械、機(jī)器人、高速列車、海底隧道等都是在力學(xué)指導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)的。第2頁/共38頁2023年3月30日3航天器的對(duì)接第3頁/共38頁2023年3月30日4神舟一號(hào)飛船太陽能帆板的展開第4頁/共38頁2023年3月30日5

樓高420.5m

共88層浦東開發(fā)區(qū)第5頁/共38頁2023年3月30日6第6頁/共38頁2023年3月30日7陸家嘴金融區(qū)第7頁/共38頁2023年3月30日8

建設(shè)中的昆明世博園演藝廣場(chǎng)頂篷第8頁/共38頁2023年3月30日9第9頁/共38頁2023年3月30日10大型水利工程設(shè)施長江三峽工程第10頁/共38頁2023年3月30日11第11頁/共38頁2023年3月30日12第12頁/共38頁2023年3月30日13第13頁/共38頁2023年3月30日14第14頁/共38頁2023年3月30日15盧浦大橋第15頁/共38頁2023年3月30日16美國的Tacoma大橋，中央跨距853米。在19m/s的小風(fēng)下整體塌毀。第16頁/共38頁2023年3月30日17第17頁/共38頁2023年3月30日18高速列車第18頁/共38頁2023年3月30日19第19頁/共38頁2023年3月30日20第20頁/共38頁2023年3月30日21第21頁/共38頁2023年3月30日22

20世紀(jì)，也產(chǎn)生了在許多其他基礎(chǔ)學(xué)科指導(dǎo)下形成的高技術(shù)，如半導(dǎo)體，電子計(jì)算機(jī)，核工程等。表面上，與力學(xué)搭不上鉤的高技術(shù)，也總是碰到力學(xué)難題在卡脖子．電子計(jì)算機(jī)，小型微型化是它的一個(gè)重要趨向，但是當(dāng)計(jì)算機(jī)芯片愈來愈小時(shí)，體積內(nèi)的存儲(chǔ)器數(shù)以百萬計(jì)，這就產(chǎn)生了由于電流生熱而導(dǎo)致的熱應(yīng)力的力學(xué)問題往往使器件損壞。在通訊中有架設(shè)通訊網(wǎng)絡(luò)以及高性能天線的力學(xué)問題，設(shè)計(jì)與生產(chǎn)光盤與硬盤等存儲(chǔ)設(shè)備中，需要有高精密定位等等。第22頁/共38頁2023年3月30日23第23頁/共38頁2023年3月30日24核電站的熱核反應(yīng)堆第24頁/共38頁2023年3月30日25計(jì)算機(jī)硬盤驅(qū)動(dòng)器第25頁/共38頁2023年3月30日26第26頁/共38頁2023年3月30日27力學(xué)是自然科學(xué)中精確化最早的學(xué)科。力學(xué)發(fā)展中最早與數(shù)學(xué)建立起密不可分的聯(lián)系。歷史上最偉大的力學(xué)家，也同時(shí)是偉大的數(shù)學(xué)家。將實(shí)際問題經(jīng)過模式化轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題求解再回到實(shí)際，所形成的方法論，深深地影響著整個(gè)自然科學(xué)，它的要點(diǎn)是給定系統(tǒng)發(fā)展所必須遵從的規(guī)律及初始狀態(tài)，去追蹤系統(tǒng)的發(fā)展。第27頁/共38頁2023年3月30日28

古希臘阿基米德(公元前287~212)著的《論比重》就奠定了靜力學(xué)基礎(chǔ)。波蘭的哥白尼(1473~1543)創(chuàng)立宇宙“日心說”。德國的開普勒(1571~1630)提出行星運(yùn)動(dòng)三定律。意大利的伽利略(1564~1642)自由落體規(guī)律、慣性定律及加速度的概念。第28頁/共38頁2023年3月30日29

英國偉大科學(xué)家牛頓(1643~1727)在1687年版的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中提出了制約物質(zhì)宏觀機(jī)械運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，即萬有引力定律和動(dòng)力學(xué)基本定律。奠定了牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)。

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瑞士的伯努利(1667~1748)虛位移原理。瑞士的歐拉(1707~1783)著出《力學(xué)》用微分方程研究。法國達(dá)朗伯(1717~1785)名著《動(dòng)力學(xué)專論》達(dá)朗伯原理。法國拉格朗日(1736~1813)提出第二類拉格朗日方程。第30頁/共38頁2023年3月30日31機(jī)械運(yùn)動(dòng)：

是物體在空間的位置隨時(shí)間的變化。理論力學(xué)：

是研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)一般規(guī)律的一門學(xué)科。第31頁/共38頁2023年3月30日321.理論力學(xué)是一門理論性較強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課2.理論力學(xué)是很多專業(yè)課程的重要基礎(chǔ)

例如：材料力學(xué)、機(jī)械原理、結(jié)構(gòu)力學(xué)、流體力學(xué)、機(jī)械振動(dòng)等一系列后續(xù)課程的重要基礎(chǔ)。第32頁/共38頁2023年3月30日33力學(xué)模型實(shí)際工程問題的合理抽象與簡(jiǎn)化;實(shí)際工程對(duì)象的合理抽象與簡(jiǎn)化。質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)點(diǎn)系、剛體、剛體系。第33頁/共38頁2023年3月30日34

研究飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)，飛機(jī)可視為質(zhì)點(diǎn)。第34頁/共38頁2023年3月30日35

研究衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)軌道時(shí),衛(wèi)星可視為質(zhì)點(diǎn)；但研究衛(wèi)星姿態(tài)控制時(shí)，則視為剛體。第35頁/共38頁2023年3月30日36理論力學(xué)的研究方法

是從實(shí)踐出發(fā)，經(jīng)過抽象化、綜合、歸納、建立公理，再應(yīng)用數(shù)學(xué)演繹和邏輯推理而得到定理和結(jié)論，