科技英語(yǔ)教案

科技英語(yǔ)

王瀟芹

機(jī)電學(xué)院

熱能與動(dòng)力工程系

Unit1EngineeringandEngineer

第一單元工程和工程師

1.1Engineering

1.1工程

Mostsimply,engineeringistheartofdirectingthegreatsourceofpowerin

naturefortheuseandtheconvenienceofman.Initsmodemform,engineering

involvesmen,money,materials,machines,andenergy.Itisdifferentiatedfrom

sciencebecauseitisprimarilyconcernedwithhowtodirecttousefuland

economicalendsthenaturalphenomenawhichscientistsdiscoverandformulate

intoacceptabletheories.Engineeringthereforerequiresaboveallthecreative

imaginationtofindusefulapplicationsofnaturalphenomena.Itisalways

dissatisfiedwithpresentmethodsandequipment.Itseeksnewer,cheaper,better

meansofusingnaturalsourcesofenergyandmaterialstoimproveman's

standardoflivingandtodiminishtoil.

最簡(jiǎn)單地說(shuō)，工程是為了人類(lèi)的應(yīng)用與方便而對(duì)自然界存在的巨大自然

力進(jìn)行引導(dǎo)操縱的技術(shù)。在其現(xiàn)代形式中，工程包括人力、金錢(qián)、材料、機(jī)

械和能量。工程與科學(xué)的不同在與工程主要關(guān)注如何有效的經(jīng)濟(jì)的支配自然

現(xiàn)象，而科學(xué)家則發(fā)現(xiàn)這些自然現(xiàn)象并將他們明確的表述為公認(rèn)的理論。因

此工程首先要求具有創(chuàng)造性的想象力來(lái)找出有效利用自然現(xiàn)象的方法。工程

通常不滿足于現(xiàn)有的方法和設(shè)備，它總是尋求更新、更廉價(jià)、更好的方法來(lái)

利用自然能源和材料，從而提高人們的生活水平，減小苦力。

Traditionallythereweretwodivisionsordisciplines,militaryengineering

andcivilengineering.Asman'sknowledgeofnaturalphenomenagrewandthe

potentialcivilapplicationsbecamemorecomplex,thecivilengineeringdiscipline

tendedtobecomemoreandmorespecialized.Thepracticingengineerbeganto

restricthisoperationstonarrowerchannels.Forinstance,civilengineeringcame

tobeconcernedprimarilywithstaticstructures,suchasdams,bridges,and

buildings,whereasmechanicalengineeringsplitofftoconcentrateondynamic

structures,suchasmachineryandengines.Similarly,miningengineeringbecame

concernedwiththediscoveryof,andremovalfrom,geologicalstructuresof

metalliferousorebodies,whereasmetallurgicalengineeringinvolvedextraction

andrefinementofthemetalfromtheores.Fromthepracticalapplicationsof

electricityandchemistry,electricalandchemicalengineeringarouse.

按照慣例，工程通常劃分為兩類(lèi)或稱(chēng)之為兩個(gè)部門(mén)，即軍事工程和民用

工程。隨著人類(lèi)對(duì)自然現(xiàn)象了解的增長(zhǎng)和潛在的民用設(shè)施的復(fù)雜化，民用工

程部門(mén)趨向于越來(lái)越專(zhuān)業(yè)化。當(dāng)今的工程師開(kāi)始將其業(yè)務(wù)限制在更為狹窄的

渠道內(nèi)，比如，土木工程學(xué)開(kāi)始主要關(guān)注于靜態(tài)建筑，諸如水壩、橋梁和樓

房；然而機(jī)械工程學(xué)則分裂出來(lái)開(kāi)始關(guān)注動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，諸如機(jī)器和發(fā)動(dòng)機(jī)。類(lèi)

似的，采礦工程學(xué)開(kāi)始關(guān)注探尋含金屬礦體的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，并從此地質(zhì)結(jié)構(gòu)中

開(kāi)采含金屬的礦體，而冶金工學(xué)則更多關(guān)注從礦石中提取和精煉金屬?；?/p>

實(shí)際應(yīng)用電器和化學(xué)的電氣工程和化學(xué)工程也出現(xiàn)了。

Thissplinteringprocesscontinuedasnarrowerspecializationbecamemore

prevalent.Civilengineershasmorespecializedtrainingasstructuralengineers,

damengineers,water-powerengineers,bridgeengineers;mechanicalengineers

machine-designengineers,industrialengineers,motive-powerengineers;

electricalengineersaspowerandcommunicationengineers(andthelatter

dividedeventuallyintotelegraph,telephone,radio,television,andradar

engineers);miningengineersasmetallic-oreminingengineersandfossil-fuel

miningengineers(thelatterdividedintocoalandpetroleumengineers).

隨著專(zhuān)業(yè)細(xì)化的更加盛行這種分離過(guò)程也在繼續(xù)。土木工程師有更專(zhuān)業(yè)

化的系列諸如結(jié)構(gòu)工程師、筑壩工程師、水利工程師和橋梁工程師。機(jī)械工

程師細(xì)分為機(jī)械設(shè)計(jì)工程師，工業(yè)工程師和動(dòng)力工程師。電氣工程師細(xì)分為

電力工程師和通信工程師（后者最終劃分為電報(bào)工程師、電話工程師、無(wú)線

電通信工程師、電視工程師和雷達(dá)工程師）；采礦工程師細(xì)分為金屬礦物采

礦工程師和礦物燃料工程師（后者劃分為煤炭工程師和石油工程師）o

Asaresultofthisever-increasingutilizationoftechnology,mankindandhis

environmenthavebeenaffectedinvariousways—somegood,somebad.Sanitary

engineeringhasbeenexpandedfromtreatingthewasteproductsofhumansto

alsotreatingtheeffluentsfromtechnologicalprocesses.Theincreasing

complexityofspecializedmachinesandtheirintegratedutilizationinautomated

processeshasresultedinphysicalandmentalproblemsfortheoperating

personnel.Thishasledtothedevelopmentofbioengineering,concernedwiththe

physicaleffectsuponman,andmanagementengineering,concernedwiththe

mentaleffects.

隨著技術(shù)利用的不斷增長(zhǎng)，其結(jié)果之一就是人類(lèi)與環(huán)境在各個(gè)方面均受

到了影響一有些是好的，有些則是壞的。衛(wèi)生工程師從起初只處理人類(lèi)廢品

擴(kuò)大到開(kāi)始處理工藝過(guò)程產(chǎn)生的廢水。專(zhuān)業(yè)化機(jī)械以及它們?cè)谧詣?dòng)化過(guò)程中

的集成應(yīng)用均變得日益復(fù)雜，這導(dǎo)致運(yùn)行人員身體和精神方面都出現(xiàn)了一些

問(wèn)題，這就引起了生物工程和管理工程的發(fā)展，前者關(guān)注于對(duì)人類(lèi)身體產(chǎn)生

的影響，后者關(guān)注于對(duì)精神的影響。

1.2MechanicalEngineering

1.2機(jī)械工程

Engineeringisanappliedscience.Theengineerhasaknowledgeofthe

mathematicalandnaturalsciencesbystudy,experience,andpracticewhichis

appliedtodevelopwaystoutilize,economically,thematerialsandforcesof

natureforthebenefitofmankind.Theengineerisaproblemsolver,using

knowledgeandabilitytodeviseorimprovethesolutiontotechnological

problems.Theengineerisconcernedwithlearningwhyasystemorconcept

operatesandhowitmightbedirectedtowarduseful,beneficialproducts.

工程是一門(mén)應(yīng)用科學(xué)。工程師通過(guò)學(xué)習(xí)、體驗(yàn)和實(shí)踐來(lái)獲得數(shù)學(xué)和自然

科學(xué)知識(shí)，它們被用來(lái)開(kāi)發(fā)出對(duì)人類(lèi)有益的更經(jīng)濟(jì)有效的利用自然材料和能

量的途徑。工程師是問(wèn)題的解決者，他們應(yīng)用知識(shí)和才能設(shè)計(jì)或改進(jìn)技術(shù)問(wèn)

題的解決方案。工程師關(guān)注于研究規(guī)律或原理為什么運(yùn)作以及如何將其引導(dǎo)

使之產(chǎn)生有用有益的產(chǎn)品。

Perhapsthebroadestoftheengineeringdisciplines,mechanicalengineering

isconcernedwiththeapplicationofscienceandtechnologyinthesolutionofthe

numerousproblemsfacingourincreasinglycomplexworld.

機(jī)械工程也許是工程學(xué)科中內(nèi)容最廣的一門(mén)科學(xué)，它關(guān)注的是如何應(yīng)用

科學(xué)技術(shù)來(lái)解決我們面對(duì)的日益復(fù)雜的世界中的眾多問(wèn)題。

Mechanicalengineersareinnovators,developingdevicesandsystemsto

performusefulservices.Theyareinvolvedintheconception,planning,design,

analysis,testing,production,andutilizationoffacilities,systems,andmachines.

Theyareconcernedwiththeproductionanduseofenergy,withcombustion

processes,environmentalcontrol,industrialpollution,materialsprocessingand

handling,thedesignoftransportationvehiclesandpropulsionsystems,andthe

safetyofproducts.Thefieldofmechanicalengineeringmaybedividedintotwo

majorareas:thermosciencesanddesign.

機(jī)械工程師是改革創(chuàng)新者，他們不斷研制各種裝置與系統(tǒng)來(lái)完成有用的

工作；他們致力于設(shè)施、體系和機(jī)器的概念、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、分析、測(cè)試、產(chǎn)

品和應(yīng)用；他們關(guān)注于能量的產(chǎn)品和應(yīng)用，還關(guān)注于燃燒過(guò)程、環(huán)境的控制、

工業(yè)污染、材料加工和處理，運(yùn)輸車(chē)輛和推進(jìn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及產(chǎn)品的安全性。

機(jī)械工程領(lǐng)域可以劃分為兩大主要方面：熱學(xué)和設(shè)計(jì)。

Inthethermosciencesarea,themechanicalengineerisconcernedwith

thermodynamics,fluidmechanics,andheattransfer-thebehaviorofsolids,

liquids,andgases-inengineeringapplications.Emphasisisplacedonenergy

conversionsystems,energyanalyses,thedesignanddevelopmentofenginesand

propulsionsystems,andtheuseofenergy.

在熱學(xué)領(lǐng)域，機(jī)械工程師關(guān)注的是熱力學(xué)、流體力學(xué)和傳熱學(xué)（即固體、

液體和氣體的性質(zhì)）在工程中的應(yīng)用。重點(diǎn)研究的是能量的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、能量

分析，發(fā)動(dòng)機(jī)和推進(jìn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研制以及能量的利用。

Inthedesignarea,mechanicalengineersareconcernedwiththe

developmentofnewandimprovedlaborsavingdevicesandmachines.Theywork

towardthedevelopmentofdevicestotransmitandcontrolmechanicalpowerfor

usefulpurposes.Emphasisisplacedonmachinedesign,mechanisms,kinematics,

andautomaticcontrols.Mechanicalengineers,forexample,havehadahandin

thedesignofagreatvarietyofcommodities.Theyhavealsobeeninstinmentalin

thedevelopmentofmachinestoproducethesecommodities.

在設(shè)計(jì)領(lǐng)域，機(jī)械工程師關(guān)注的是改進(jìn)、開(kāi)發(fā)新型可節(jié)省勞動(dòng)力的裝置

與機(jī)器，他們工作的目標(biāo)是研制出能夠傳遞并控制機(jī)械動(dòng)力至實(shí)際用途的裝

置。重點(diǎn)研究的是機(jī)器的設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和自動(dòng)控制。比如說(shuō)，機(jī)械工

程師們參與了許許多多各種各樣商品的設(shè)計(jì)，并且在研制生產(chǎn)這些商品的機(jī)

器中也發(fā)揮著作用。

1.3TheMainTasksofanEngineer

1.3工程師的主要任務(wù)

Therearemanytypesofindustriesactivetoday.Allindustriesrequireagreat

dealofengineeringtokeepnewideasanddevelopmentscomingandtorefine

andimprovemanufacturingtechniques.

現(xiàn)今活躍于社會(huì)中的行業(yè)多種多樣。各個(gè)行業(yè)都要求大量的工程研究以

保持新觀念和發(fā)展趨勢(shì)，并改善和提高生產(chǎn)技術(shù)

Asweknow,thesearethemaintasksofanengineer:toexplorenewways,

inventnewsolutionstoproblems,anddesignnewdevices.Intheresearchstage

ofaproject,theengineerusuallyhasfoundanewwayofdoingajobandis

analyzingit(usingmathematicsandcomputers)toseehowfeasibletheideais

andhowwellitwillwork.Thedevelopmentstagethenfollows.Heretheideais

carriedoutinthelaboratory.Theprocessesvaryamongdifferentprojects,butthe

basicpointisthesame:turntheideaintoaworkingreality.Thedevelopment

stagelastsaslongasitneedsto,untiltheworkingdevicehasbeenconstructed

andtested.Thenthemanufacturingstagebegins,duringwhichitmaybe

necessarytochangesomeplansinthelightofpracticalmanufacturingconditions.

正如我們所知，工程師的主要任務(wù)是：探索新的途徑、找出解決問(wèn)題的

新方法和設(shè)計(jì)新的裝置。在一個(gè)項(xiàng)目的研究階段，工程師通常在發(fā)現(xiàn)了一個(gè)

作某項(xiàng)工作的新方法之后對(duì)其進(jìn)行分析(用數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī))以了解其可行性

如何以及其工作的成效如何，接下來(lái)是開(kāi)發(fā)階段，在此階段想法在實(shí)驗(yàn)室得

以實(shí)現(xiàn)。對(duì)于不同的項(xiàng)目其過(guò)程也不盡相同，但基本的目的是一致的：即將

想法轉(zhuǎn)變?yōu)榭晒ぷ鞯默F(xiàn)實(shí)，研發(fā)階段的持續(xù)時(shí)間依其需要而定，直到工作裝

置被建成并通過(guò)測(cè)試。接下來(lái)開(kāi)始的是生產(chǎn)階段，在此階段通常需要根據(jù)實(shí)

際生產(chǎn)條件對(duì)原方案作一些改動(dòng)。

Followingthedevelopmentofanewdeviceorproduct,itmustbe

manufactured,usuallyinlargequantities.Inthelastfewdecadesawholefieldof

automatedmanufacturingtechniqueshasbeendeveloped,requiringnew

engineeringskillstoinventandimprovemachinesthatautomaticallyconstruct

othermachinesefficientlyandreliably.

新裝置或產(chǎn)品在研發(fā)之后就要進(jìn)行生產(chǎn)，通常是大規(guī)模的。在最近幾十

年內(nèi)自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)全面地發(fā)展起來(lái)，它要求新的工程技術(shù)來(lái)發(fā)明和改

進(jìn)能高效可靠的自動(dòng)生產(chǎn)其它機(jī)器的機(jī)器。

Duringproductionandattheendoftheassemblyline,aproductmustbe

carefullytestedtodetermineifitwillperformitsjobproperlyandreliably.

Frequentlythistestingproceduremustbedoneautomaticallyaswell.Engineers

arenowdevelopingproceduresandmachinestocarryoutwhatcanbeavery

complicatedsequenceoftests.Forexample,considertheenormousproblemof

testingalargecomputertoseeifitwillperformallitstaskscorrectly.

在生產(chǎn)過(guò)程中以及在裝配線的最后階段，產(chǎn)品必須進(jìn)行仔細(xì)地檢測(cè)以確

定其是否能正確有效地執(zhí)行作業(yè)。通常這種檢測(cè)過(guò)程也需要自動(dòng)執(zhí)行。工程

師目前正在研發(fā)可執(zhí)行非常復(fù)雜的系列測(cè)試的程序和機(jī)器，比如考慮一個(gè)大

型的問(wèn)題來(lái)檢測(cè)大型計(jì)算機(jī)，看其是否能正確的執(zhí)行其全部任務(wù)。

Inalarge-scaleproductionoperation,beitidenticalsmallitemssuchas

radiosofcarsorasingleitemsuchasanoilrefinery,therearemanyproblemsfor

anengineertodealwith.Inanindustrialenvironmenttheengineer'sbasicjobis

toplanthesequenceofstepsnecessaryforthesuccessfulcompletionofataskat

minimumcost.

在大規(guī)模生產(chǎn)中，不論是批量生產(chǎn)同一小產(chǎn)品如汽車(chē)用收音機(jī)或是建設(shè)

單個(gè)項(xiàng)目如煉油廠，都有許多問(wèn)題等待工程師解決。在工業(yè)環(huán)境下，工程師

的基本工作是設(shè)計(jì)出能以最小的成本成功地完成任務(wù)所必需的一系列步驟。

Unit2ComputerKnowledge

第二單元計(jì)算機(jī)知識(shí)

2.1Computer

2.1計(jì)算機(jī)

Acomputerisanelectronicmachinethatperformscalculationsand

processesdataautomaticallyathighspeedaccordingtoaprescribedsequenceof

operations.Broadlyspeaking,thetermcanrefernotonlytoanelectronic

machinebutalsotooneofamechanical,analog,orothervariety.Althoughall

thesetypesareused,computersusuallymeanelectronicdigitalmachinesbecause

electronicdigitalmachineshavemanyadvantagesandarewidelyused.

Computersvarygreatlyinsize;thesmallestcanbeincorporatedintoawristwatch,

whilethelargestmayfillanentireroom.Theelectroniccomponentsof

computersenablethemtoperformoperationsathighspeeds.Thefastest

computerisabletoperformbillionsofcalculationspersecond.Computesare

usedtosolvenumerousproblems,suchaspayrollcalculations,inventoryrecords,

bankaccounttransactions,airlinereservations,andscientificandengineering

computations.Foreachproblem,theusermustsupplythenecessarydataand

prepareanappropriateprogram(sequenceofoperations)bywhichthecomputer

canprocessthedatatoproducethedesiredoutput.

計(jì)算機(jī)是一種電子機(jī)器，它能夠按照規(guī)定的運(yùn)行順序以高速進(jìn)行自動(dòng)計(jì)

算和數(shù)據(jù)處理。一般說(shuō)來(lái)，該術(shù)語(yǔ)不僅僅指電子機(jī)器，也可指機(jī)械式的、模

擬的或其它類(lèi)型的。雖然這些種類(lèi)都在使用，但計(jì)算機(jī)通常指的是電子數(shù)字

機(jī)器，因?yàn)殡娮訑?shù)字機(jī)器有許多優(yōu)點(diǎn)并且得到了廣泛的應(yīng)用。計(jì)算機(jī)在體積

上差別很大，最小的可以嵌入一塊表內(nèi)，而最大的則可以占據(jù)整個(gè)房間。計(jì)

算機(jī)的電子元件可以使其以高速運(yùn)行。最快的計(jì)算機(jī)每秒鐘可以進(jìn)行幾十億

次運(yùn)算。人們應(yīng)用計(jì)算機(jī)解決眾多問(wèn)題如工資表計(jì)算、庫(kù)存資產(chǎn)記錄、銀行

賬目交易、航班預(yù)定以及科技與工程方面的運(yùn)算。對(duì)每個(gè)問(wèn)題，使用者都必

須提供必需的數(shù)據(jù)并預(yù)先編好正確的程序（一系列指令），計(jì)算機(jī)通過(guò)程序

處理數(shù)據(jù)并給出期望的結(jié)果。

Owingtothetremendousprogressinthemicro-miniaturizationofthe

transistor（thebasicelementofcomputers）sincethelate1960s,inexpensiveand

smallcomputershavebecomewidelyavailable,proliferatinginvirtuallyevery

sectorofsociety.Industrializedcountrieshavebecomedependentoncomputers

toassistindailylife,fortheyareusedincountlessactivities,suchas

manufacturing,transportation,communication,education,andbusiness.

Comparedwithotherimportanttechnologicalproducts,computersareusedin

homeandofficebyfarmorepeople,includingthosewithlittleornotechnical

background.Thus,asolidworkingknowledgeofcomputersisbeneficialtomost

people.

自20世紀(jì)60年代后期，由于晶體管（計(jì)算機(jī)的基本元件）在微型化方

面取得的巨大進(jìn)展，廉價(jià)的小型計(jì)算機(jī)在社會(huì)的各個(gè)部門(mén)都得到了廣泛的應(yīng)

用。發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)依靠計(jì)算機(jī)來(lái)確保日產(chǎn)生活的正常運(yùn)行，因?yàn)樗鼈円驯粦?yīng)

用于無(wú)數(shù)活動(dòng)中，比如生產(chǎn)、運(yùn)輸、通信、教育和商業(yè)。同其他重大科技產(chǎn)

品相比，計(jì)算機(jī)可被更多的用戶在家中和辦公室中所使用，其中包括那些只

有很少或根本沒(méi)有專(zhuān)業(yè)背景的人。因此扎實(shí)的計(jì)算機(jī)操作知識(shí)對(duì)大多數(shù)人都

是有用的。

AcomputercanberepresentedinblockdiagramformasshowninFig.2-1.

Itconsistsoffivefunctionalblocks:memory,input,output,controlandarithmetic

andlogicunit.

計(jì)算機(jī)可以表示為圖2-1所示的方框圖形式，它由存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、

輸出設(shè)備、控制器及算術(shù)邏輯單元五個(gè)功能塊所組成。

Thememoryisusedtostoreinstructionsanddatawhichareprocessedby

thearithmeticandlogicunit.Thecontrolunitcoordinatestheoperationsofthe

computerandmostofthecontrolresidesinacentralunitwhich,sinceitnormally

alsocontainsthearithmeticandlogicunit,isknownasthecentralprocessingunit

(CPU),namelythecentralprocessingunit(CPU)consistsofacontrolunitandan

arithmeticandlogicunit.Inasimplemicrocomputersystem,integratedcircuits

oftencorrespondtothisfunctionaldivisionofcomputersystems.Themain

methodofcommunicationbetweenthevariouscomponentpartsofacomputeris

bytheuseofoneormorebuses.Abusconsistsofagroupofsignallinesusedto

carryinformation.TheCPUisorganizedaroundabusstructure.

存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)算術(shù)邏輯單元的指令和數(shù)據(jù)?？刂破饔脕?lái)協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)的

操作，并且絕大多數(shù)控制器被設(shè)置于中央單元內(nèi)，由于中央單元一般也包含

算術(shù)邏輯單元，因而它被稱(chēng)作中央處理器(CPU),即中央處理器(CPU)

由控制器和算術(shù)邏輯單元組成。在一個(gè)簡(jiǎn)單的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，集成電路

的布置通常與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的這種劃分相適應(yīng)。計(jì)算機(jī)中各個(gè)部分之間通信的

主要方法是利用一條或多條總線?？偩€包括一組用來(lái)傳輸信息的信號(hào)線。

CPU的周?chē)紳M了總線。

Thepartsofthecomputerwhichareinvolvedinthetransferofdatatoand

fromtheoutsideworldareknowasperipheraldevicesandcanbecategorizedas

follows:

(1)Input:devicesusedtotransferinformationintothecomputer.

(2)Output:devicesusedtotransferinformationoutfromthecomputerto

theoutsideworld.

(3)Input/Output:deviceswhichcanbeusedforboththeinputandthe

outputofdata.

計(jì)算機(jī)中用來(lái)和外界進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸交換的部分被稱(chēng)為外部設(shè)備，可

以劃分為以下幾類(lèi)：

1)輸入設(shè)備：用來(lái)向計(jì)算機(jī)輸入信息的設(shè)備。

2)輸出設(shè)備：用來(lái)將信息從計(jì)算機(jī)向外傳輸?shù)脑O(shè)備。

3)輸入/輸出(I/O):可同時(shí)用來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入和輸出的設(shè)備。

2.2ProgrammingLanguages

2.2程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言

Programminglanguagesarethelanguagesinwhichaprogrammerwritesthe

instructionsthatthecomputerwillultimatelyexecute.Theearliestprogramming

languageswereassemblylanguages,notfarremovedfromthebinary-encoded

instructionsdirectlyexecutedbythemachinehardware.Userssoon(beginningin

themid-1950s)inventedmoreconvenientlanguages.Theearlylanguage

FORTRAN(FormulaTranslation)wasoriginallymuchlikeassemblylanguage;

however,itallowedprogrammerstowritealgebraicexpressionsinsteadofcoded

instructionsforarithmeticoperations.COBOL(Commonbusiness-Oriented

Language)wasdevelopedtohandlerecords,files,andtheoperationsnecessary

forsimplebusinessapplications.Thetrendsincethenhasbeentoward

developingincreasinglyabstractlanguages,allowingtheprogrammertothink

andcommunicatewiththemachineatalevelevermoreremotefrommachine

code.

程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是程序員用來(lái)編寫(xiě)計(jì)算機(jī)最終能執(zhí)行的指令的語(yǔ)言。最早

的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是匯編語(yǔ)言，它與計(jì)算機(jī)硬件能直接執(zhí)行的二進(jìn)制編碼指令

差別不大。使用者很快發(fā)明出了更方便的語(yǔ)言(開(kāi)始于20世紀(jì)50年代中期)。

早期Fortran語(yǔ)言(意為公式翻譯)開(kāi)始時(shí)與匯編語(yǔ)言很相似，但是它允許

程序員在編寫(xiě)代數(shù)運(yùn)算時(shí)可以用代數(shù)表達(dá)式代替編碼指令。COBOL(面向

商業(yè)的通用語(yǔ)言)被用來(lái)處理簡(jiǎn)單商業(yè)應(yīng)用所必需的記錄、文件和運(yùn)算。從

那時(shí)開(kāi)始趨向于發(fā)展日益抽象的語(yǔ)言，允許程序員在遠(yuǎn)離機(jī)器代碼的水平上

進(jìn)行思考并與計(jì)算機(jī)交流。

COBOL,FORTRAN,andtheirdescendantssuchasPASCALandCare

knowasimperativelanguages,since,theyspecifyasasequenceofexplicit

commandshowthemachineistogoaboutsolvingtheproblemathand;thisis

notverydifferentfromwhattakesplaceatthemachinelevel.Otherlanguagesare

functional,inthesensethatprogrammingisdonebycalling(i.e.,invoking)

functionsorprocedures,whicharesectionsofcodeexecutedwithinaprogram.

Thebest-knownlanguageofthistypeisLISP(fromListProcessing),inwhichall

computationisexpressedasanapplicationofafunctiontooneormore“objects”.

SinceLISPobjectsmaybeotherfunctionsaswellasindividualdataitems

(variables,inmathematicalterminology)ordatastructures,aprogrammercan

createfunctionsattheappropriatelevelofabstractiontosolvetheproblemat

hand.ThisfeaturehasmadeLISPapopularlanguageforartificialintelligence

applications,althoughithasbeensomewhatsupersededbylogicprogramming

languagessuchasPROLOG(fromProgramminginLogic).Thesearetermed

nonprocedural,ordeclarative,languagesinthesensethattheprogrammer

specifieswhatgoalsaretobeaccomplishedbutnothowspecificmethodsareto

beappliedtoattainthosegoals.

COBOL,FORTRAN及它們的后繼者，如PASCAL與C,均被稱(chēng)為命

令式語(yǔ)言，因?yàn)樗鼈儗C(jī)器如何著手解決手頭的問(wèn)題規(guī)定為一顯式指令序

列，這與發(fā)生在機(jī)器語(yǔ)言中的情況沒(méi)有很大的不同。而從下述意義上說(shuō)其他

語(yǔ)言都是函數(shù)型的，即編制程序是通過(guò)調(diào)用(即援引)作為程序內(nèi)可執(zhí)行編

碼段的函數(shù)或過(guò)程來(lái)進(jìn)行的。這種類(lèi)型的語(yǔ)言最著名的是LISP(來(lái)自于“表

處理”的意思)，它將所有的計(jì)算都表達(dá)成一個(gè)或多個(gè)對(duì)象的函數(shù)式。既然

LISP的對(duì)象可以是單個(gè)的數(shù)據(jù)項(xiàng)(用數(shù)學(xué)術(shù)語(yǔ)描述即為變量)或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，

也可以是其它的函程數(shù)，因此程序員就可以在適當(dāng)?shù)某橄笏缴蟿?chuàng)造出解決

手頭問(wèn)題的程序。LISP的這一特點(diǎn)使其成為人工智能應(yīng)用方面最受歡迎的語(yǔ)

言之一，雖然它有些被邏輯編程語(yǔ)言PROLOG(來(lái)自“邏輯程序設(shè)計(jì)”的意思)

所取代。只需程序員說(shuō)明要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)而不需給出實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的具體方法

的語(yǔ)言稱(chēng)之為非過(guò)程化語(yǔ)言或描述性語(yǔ)言。

Computerprogramswritteninanylanguageotherthanmachinelanguage

mustbeeitherinterpretedorcompiled.Aninterpreterissoftwarethatexaminesa

userprogramoneinstructionatatimeandcallsoncodetoexecutetheoperations

requiredbythatinstruction.Thisisaratherslowprocess.Acompilerissoftware

thattranslatesauserprogramasawholeintomachinecodethatissavedfor

subsequentexecutionwheneverdesired.Muchworkhasbeendoneonmaking

boththecompilationprocessandthecompiledcodeasefficientaspossible.

Whenanewlanguageisdeveloped,itisusuallyatfirstinterpreted.Ifthe

languagebecomespopular,itbecomesimportanttowritecompilersfbrit,

althoughthismaybeataskofconsiderabledifficulty.

用機(jī)器語(yǔ)言以外的任何語(yǔ)言編寫(xiě)的計(jì)算機(jī)程序都必須經(jīng)過(guò)解釋或編譯

方可執(zhí)行。解釋程序是一種軟件，它在逐一檢查應(yīng)用程序每條指令的同時(shí)將

其譯成代碼，并執(zhí)行該指令要求的運(yùn)算。這是一個(gè)相當(dāng)緩慢的過(guò)程。編譯程

序是一種將應(yīng)用程序整體翻譯成機(jī)器代碼的軟件，編譯后的程序被儲(chǔ)存起來(lái)

在需要的時(shí)候再執(zhí)行。為使編譯過(guò)程和生成代碼盡可能的有效已作了大量的

工作。當(dāng)一種新的語(yǔ)言被開(kāi)發(fā)出時(shí)，它通常采取解釋的方式執(zhí)行。如果這門(mén)

語(yǔ)言變得普及，對(duì)其開(kāi)發(fā)編譯程序就變得很重要，盡管這將是一項(xiàng)相當(dāng)艱巨

的工作。

2.3ComputerViruses

2.3計(jì)算機(jī)病毒

Thecomputervirusisanoutcomeofthecomputerovergrowthinthe1980s.

Thecauseoftheterm''computervirus^^isthelikenessbetweenthebiological

virusandtheevilprograminfectedwithcomputers.Theoriginofthistermcame

fromanAmericansciencefiction“TheadolescenceofP-l"writtenbyThomasJ.

Ryan,publishedin1977.HumanVirusesinvadealivingcellandturnitintoa

factoryformanufacturingviruses.However,computervirusesaresmallprograms.

Theyreplicatethemselvesandattachtheircopiestoanotherprogram.

計(jì)算機(jī)病毒是20世紀(jì)80年代計(jì)算機(jī)飛速發(fā)展的產(chǎn)物?！坝?jì)算機(jī)病毒”這

一名詞起因于計(jì)算機(jī)上傳染的有害程序與生物學(xué)中病毒的相似性。該名詞最

早出現(xiàn)于美國(guó)作家ThomasJ.Ryan于1977年發(fā)表的科幻小說(shuō)“P?l的青春期”。

人體病毒侵入生命細(xì)胞并將其變?yōu)椴《镜摹吧a(chǎn)工廠”。然而，計(jì)算機(jī)病毒則

是一些小的程序，它們可以自我復(fù)制并將其粘貼于其它程序之中。

Onceattachedtothehostprogram,thevirusesthenlookforotherprograms

to“infect”.Inthisway,theviruscanspeedquicklythroughoutaharddisk,oran

entireorganizationwhenitinfectsaLANoramulti-usersystem.Atsomepoint,

determinedbyhowtheviruswasprogrammed,thevirusattacks.Thetimingof

theattackcanbelinkedtoanumberofsituations,includingacertaintimeordate,

thepresenceofaparticularfile,thesecurityprivilegeleveloftheuser,andthe

numberoftimesafileisused.Likewise,themodeofattackvaries.So-called

“benign“virusesmightsimplydisplayamessage,liketheonethatinfected

IBM'smaincomputesystemlastChristmaswithaseason'sgreeting;while

malignantvirusesaredesignedtodamagethesystem,theattackistowipeout

data,todeletefiles,ortoformattheharddisk.

只要一粘附于宿主程序，病毒就會(huì)尋找其它的程序?qū)⑵涓腥?。通過(guò)這種

方式，當(dāng)一個(gè)局域網(wǎng)或一個(gè)多用戶系統(tǒng)受到感染之后，計(jì)算機(jī)病毒會(huì)迅速擴(kuò)

散到整個(gè)硬盤(pán)甚至整個(gè)組織。病毒程序的設(shè)計(jì)決定了它們只有在某個(gè)點(diǎn)上才

會(huì)發(fā)作。發(fā)作的時(shí)間選擇通常與一些環(huán)境條件有關(guān)，如確定的時(shí)間或日期，

某個(gè)特定文件的存在，使用者的安全優(yōu)先等級(jí)或文件被使用的次數(shù)等。同樣，

病毒發(fā)作的方式也不盡相同。所謂的“良性病毒”可能僅僅是顯示一條信息，

比如上個(gè)圣誕節(jié)IBM的主機(jī)系統(tǒng)感染的病毒，它只是一個(gè)節(jié)日的問(wèn)候。然

而惡性病毒的設(shè)計(jì)卻能破壞系統(tǒng)，這種病毒發(fā)作會(huì)毀掉數(shù)據(jù)、刪除文件或者

將硬盤(pán)格式化。

Therearefourmaintypesofviruses:shell,intrusive,operatingsystemand

sourcecode.

病毒主要有四種類(lèi)型：外殼型病毒，嵌入式病毒，操作系統(tǒng)型病毒和源

碼型病毒。

Shellviruseswrapthemselvesaroundahostprogramanddonotmodifythe

originalprogram.Shellprogramsareeasytowrite,whichiswhyabouthalfof

virusesareofthistype.

外殼型病毒將其自身隱藏于宿主程序附近但并不修改原文件。外殼型病

毒很容易編寫(xiě)，這也是為什么病毒中有一半屬于這種類(lèi)型的原因。

Intrusivevirusesinvadeanexistingprogramandactuallyinsertaportionof

themselvesintothehostprogram.Intrusivevirusesarehardtowriteandvery

difficulttoremovewithoutdamagingthehostfile.

嵌入式病毒會(huì)侵入已有程序，并將自身的一部分插入到宿主程序中。嵌

入式病毒很難編寫(xiě)，而且在不損害主文件的前提下很難去除。

Shellandintrusivevirusesmostcommonlyattackexecutableprogram

files—thosewitha.comor.exeextension,althoughdatafilesarealsoatsome

risk.

外殼型病毒和嵌入性病毒主要侵犯可執(zhí)行文件一即那些以.com或.exe

做擴(kuò)展名的文件，盡管它有時(shí)也會(huì)危及到數(shù)據(jù)文件。

Operatingsystemvirusesworkbyreplacingpartsoftheoperatingsystem

withtheirownlogic.Itisverydifficulttowriteoperatingsystemvirusesand

theseviruseshavetheability,oncebootedup,totaketotalcontrolofyoursystem.

Forexample,someoperatingsystemviruseshavehiddenlargeamountsofattack

logicinfalselymarkedbaddisksectors.

操作系統(tǒng)型病毒則通過(guò)用自身代碼取代部分操作系統(tǒng)程序來(lái)發(fā)作。操作

系統(tǒng)型病毒也很難編寫(xiě)，這種病毒一旦被導(dǎo)入，就有控制整個(gè)系統(tǒng)的能力。

比如，某些操作系統(tǒng)病毒會(huì)在錯(cuò)誤標(biāo)記的壞扇區(qū)隱藏大量的攻擊性代碼。

Sourcecodevirusesareintrusiveprogramsandtheyarealsoinsertedintoa

sourceprogramsuchasthosewritteninPASCALpriortotheprogrambeing

compiled.Theyaretheleast-commonvirusesbecausetheyarenotonlyhardto

write,butalsohavealimitednumberofhostscomparedtotheothertypes.

源碼型病毒是嵌入式程序，它們也會(huì)在諸如PASCAL之類(lèi)語(yǔ)言編寫(xiě)的源

程序被編譯之前就插入到其中。它們是最不常見(jiàn)的一種病毒，因?yàn)樗鼈儾粌H

難于編寫(xiě)，而且與其它類(lèi)型病毒相比，所能附著的宿主程序也是極為有限的。

Unit3MechanicsFoundation

第三單元力學(xué)基礎(chǔ)

3.1BasicConceptsinMechanics

3.1力學(xué)中的基本概念

Thebranchofscientificanalysiswhichdealswithmotions,time,andforces

iscalledmechanicsandismadeupoftwoparts,staticsanddynamics.Statics

dealswiththeanalysisofstationarysystems,i.e.,thoseinwhichtimeisnota

factor,anddynamicsdealswithsystemswhichchangewithtime.

研究運(yùn)動(dòng)、時(shí)間和力的關(guān)系的學(xué)科稱(chēng)為“力學(xué)”，它由兩部分組成：靜力

學(xué)和動(dòng)力學(xué)。靜力學(xué)對(duì)靜止系統(tǒng)作分析研究，也就是說(shuō)在這些系統(tǒng)中時(shí)間并

不是一個(gè)變量；動(dòng)力學(xué)則研究隨時(shí)間而變的系統(tǒng)。

Forcesaretransmittedintomachinemembersthroughmatingsurfaces,e.g.,

fromageartoashaftorfromonegearthroughmeshingteethtoanothergear,

fromaconnectingrodthroughabearingtoalever,fromaVbelttoapulley,or

fromacamtoafollower.Itisnecessarytoknowthemagnitudesoftheseforces

foravarietyofreasons.Thedistributionoftheforcesattheboundariesormating

surfacesmustbereasonable,andtheirintensitiesmustbewithintheworking

limitsofthematerialscomposingthesurfaces.Forexample,iftheforceoperating

onasleevebearingbecomestoohigh,itwillsqueezeouttheoilfilmandcause

metal-to-metalcontact,overheating,andrapidfailureofthebearing.Iftheforces

betweengearteetharetoolarge,theoilfilmmaybesqueezedoutfrombetween

them.Thiscouldresultinflakingandspallingofthemetal,noise,roughmotion,

andeventualfailure.Inthestudyofdynamicsweareprincipallyinterestedin

determiningthemagnitude,direction,andlocationoftheforces.

力在機(jī)械零件之間通過(guò)配合表面來(lái)傳遞，比如，從齒輪傳至軸或從一對(duì)

齒輪通過(guò)嚙合齒對(duì)傳至另一個(gè)齒輪，從連桿通過(guò)軸承傳至搖桿，從V帶傳至

帶輪，或從凸輪傳至從動(dòng)桿等等。有很多原因促使我們必須明確這些力的大

小。力在邊界處和配合表面處的分布必須是合理的，而且其密度必須在組成

表面的材料所允許的工作范圍之內(nèi)。比如說(shuō)，如果作用于一滑動(dòng)軸承上的力

升的太高，潤(rùn)滑油膜將會(huì)被擠出而導(dǎo)致金屬與金屬的直接接觸，從而引起過(guò)

熱和軸承的迅速破壞。如果齒輪嚙齒之間的力過(guò)大，其間的潤(rùn)滑油膜也會(huì)被

擠出。這可能會(huì)導(dǎo)致金屬出現(xiàn)剝落與裂紋，產(chǎn)生噪聲，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性變差并造

成最終的斷裂。在動(dòng)力學(xué)的研究中，我們主要關(guān)注的是如何確定力的大小、

方向和位置。

Someofthetermsusedinthisphaseofourstudiesaredefinedbelow.

我們本文所研究的一些術(shù)語(yǔ)定義如下：

ForceOurearliestideasconcerningforcesarosebecauseofourdesireto

push,lift,orpullvariousobjects.Soforceistheactionofonebodyactingon

another.Ourintuitiveconceptofforceincludessuchideasasplaceofapplication,

direction,andmagnitude,andthesearecalledthecharacteristicsofaforce.

力：我們對(duì)力最初的概念來(lái)源于我們推、提或拉物體的需要。因此力是

一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體的作用。我們對(duì)力直觀的概念包括這樣一些要素：即

力的作用點(diǎn)、方向和大小，這些稱(chēng)之為力的特性。

MatterMatterisanymaterialorsubstance;ifitiscompletelyenclosed,it

iscalledabody.

物質(zhì)：物質(zhì)可以是任何材料或物品，如果它是完全封閉的，則稱(chēng)為物體。

MassNewtondefinedmassasthequantityofmatterofabodyas

measuredbyitsvolumeanddensity.Thisisnotaverysatisfactorydefinition

becausedensityisthemassofaunitvolume.WecanexcuseNewtonby

surmisingthatheperhapsdidnotmeanittobeadefinition.Nevertheless,he

recognizedthefactthatallbodiespossesssomeinherentpropertythatisdifferent

fromweight.Thus,amoonrockhasacertainconstantamountofsubstance,even

thoughitsmoonweightisdifferentfromitsearthweight.Thisconstantamount

ofsubstance,orquantityofmatter,iscalledthemassoftherock.

質(zhì)量：牛頓將質(zhì)量定義為物體所包含的物質(zhì)的數(shù)量，用體積和密度的乘

積來(lái)度量。這并不是一個(gè)令人滿意的定義，因?yàn)槊芏缺旧硎菃挝惑w積的質(zhì)量。

我們不必責(zé)怪牛頓，也許他并未將此視作定義。然而，他認(rèn)識(shí)到所有物體都

擁有一些與重力無(wú)關(guān)的內(nèi)在性質(zhì)這一事實(shí)。因此，一塊月球上的石塊擁有確

定不變的物質(zhì)的數(shù)量，盡管它在月球上的重量與在地球上不同。這個(gè)確定的

材料的多少或物質(zhì)的數(shù)量，即為這塊石頭的質(zhì)量。

InertiaInertiaisthepropertyofmassthatcausesittoresistanyeffortto

changeitsmotion.

慣性：慣性是質(zhì)量所具有的抵抗任何外力改變其本身運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)。

WeightWeightistheforceofgravityactinguponamass.

重量：重量是重力作用于質(zhì)量上的力。

ParticleAparticleisabodywhosedimensionsaresosmallthattheymay

beneglected.

質(zhì)點(diǎn)：質(zhì)點(diǎn)是這樣的一個(gè)物體，即其尺寸小到可以忽略不計(jì)。

RigidBodyAllbodiesareeitherelasticorplasticandwillbedeformedif

acteduponbyforces.Whenthedeformationofsuchbodiesissmall,theyare

frequentlyassumedtoberigid,i.e.,incapableofdeformation,inordertosimplify

theanalysis.

剛體：所有的物體都是彈性的或塑性的，在作用有外力時(shí)會(huì)發(fā)生形變。

當(dāng)物體的形變很小時(shí)，它們通常被認(rèn)為是剛性的，也就是說(shuō)，為了簡(jiǎn)化分析

認(rèn)為是不可變形的。

DeformableBodyTherigid-bodyassumptioncannotbeusedwhen

internalstressesandstrainsduetotheappliedforcesaretobeanalyzed.Thuswe

considerthebodytobecapableofdeforming.Suchanalysisisfrequentlycalled

elastic-bodyanalysis,usingtheadditionalassumptionthatthebodyremains

elasticwi