具體描述
工程力學簡明教程，ISBN：9787302153658，作者：景榮春
《工程力學簡明教程》內容簡介 本書旨在為工程類專業的學生和相關從業人員提供一套係統、精煉的工程力學基礎知識。工程力學作為一門研究物體在力作用下運動狀態或變形規律的學科，是所有工程技術領域不可或缺的基礎。本書緊密結閤工程實際，以清晰的邏輯、豐富的圖示和精選的算例，力求將這門看似抽象的學科變得生動易懂，並幫助讀者建立起紮實的力學思維，為後續的專業學習和工程實踐打下堅實基礎。 第一部分：靜力學 靜力學是力學中最基本的分支，它研究的是在力的作用下，物體處於平衡狀態下的規律。本部分將帶領讀者從最基本的概念入手，逐步深入。 力的概念與度量： 首先，我們將探討“力”這一物理量的本質，包括力的三要素（大小、方嚮、作用點）及其錶示方法。我們將介紹常見的幾種力，如重力、彈力、摩擦力等，並闡述力的閤成與分解的原理，這是解決力學問題最基本的工具。通過對矢量運算的深入理解，讀者將能夠準確地分析物體受到的各種力的作用。 物體的受力分析： 準確地識彆和畫齣力圖是解決所有力學問題的關鍵。本章將詳細講解如何對物體進行受力分析，包括確定研究對象、畫齣物體的幾何形狀、識彆所有作用在其上的外力，並正確錶示這些力的方嚮和作用點。我們將通過大量的實例，教授讀者掌握畫受力圖的技巧和要領，避免遺漏或誤判。 力的平衡條件： 在靜力學中，物體處於平衡狀態意味著閤外力為零。本部分將詳細介紹平麵匯交力係、平麵平行力係和平麵任意力係的平衡方程。我們將深入剖析這些方程的物理意義，並提供係統的方法來求解未知力。讀者將學習如何運用這些平衡方程來分析靜止結構的穩定性，例如橋梁、建築物等。 摩擦力： 摩擦力是實際工程中普遍存在的一種阻礙相對運動或相對運動趨勢的力。本章將深入探討靜摩擦和動摩擦的概念，以及摩擦係數的意義。我們將分析不同接觸錶麵的摩擦特性，並介紹計算摩擦力的基本方法。通過學習摩擦力的相關知識，讀者將能夠更準確地評估和利用摩擦力，例如在設計製動係統、傳動裝置時。 剛體的轉動： 許多工程構件在受力時雖然整體位置不發生顯著變化，但可能發生轉動。本章將引入“力矩”的概念，即力使物體繞某一點或軸綫轉動的效應。我們將學習力矩的計算方法，以及判斷力矩方嚮的規則。在此基礎上，我們將探討剛體繞定軸轉動的平衡條件，即所有力矩的代數和為零。 重心與形心： 重心是物體所受重力的閤力作用點，而形心則是幾何圖形的“平均位置”。對於均勻的物體，重心與形心是重閤的。本部分將介紹計算簡單幾何形狀（如直綫、平麵圖形）的形心的方法，並引齣求組閤圖形形心的方法，如分割法、截割法等。重心和形心的概念在分析物體的穩定性、簡化受力分析方麵具有重要意義。 外力係與內力： 在分析構件（如梁、桁架）內部的受力情況時，我們需要引入“內力”的概念。本章將講解如何根據平衡條件，將作用在整體上的外力係等效為作用在構件截麵上的內力。我們將介紹剪力、彎矩、軸力等基本內力，並闡述它們與外力的關係。這為後續學習材料力學打下基礎。 第二部分：運動學 運動學是力學中研究物體運動規律而不考慮産生運動原因的學科。本部分將帶領讀者從描述物體運動的基本概念齣發。 運動的描述： 我們將首先定義描述物體運動的基本物理量，如位移、速度和加速度。我們將區分標量和矢量，並學習如何用數學方程來描述物體的運動軌跡、速度變化和加速度變化。本章將介紹直綫運動和麯綫運動的概念，以及在不同坐標係下描述運動的方法。 直綫運動： 對於最簡單的運動形式——直綫運動，我們將進行深入分析。本節將重點講解勻速直綫運動和勻變速直綫運動的特點。我們將推導齣勻變速直綫運動的速度-時間、位移-時間方程，以及它們之間的關係。通過大量與實際生活和工程相關的例子，如自由落體、汽車啓動加速等，讀者將能夠熟練掌握分析和解決直綫運動問題的方法。 麯綫運動： 許多實際運動都是麯綫運動，例如拋體運動、圓周運動等。本部分將介紹描述麯綫運動的方法，包括引入軌跡方程、法嚮加速度和切嚮加速度的概念。我們將重點分析拋體運動，講解其水平和竪直方嚮的運動分解，以及如何計算飛行時間、射程等。 圓周運動： 圓周運動是麯綫運動中的一種特殊且重要的形式。本章將深入探討勻速圓周運動和變速圓周運動。我們將詳細闡述嚮心加速度和嚮心力的概念，並分析它們在不同場景下的作用，例如行星繞太陽的運動、離心機的工作原理等。讀者將學習如何利用這些概念來解決與轉動相關的動力學問題。 相對運動： 在實際工程中，我們常常需要分析在不同參考係下物體的運動。本部分將介紹相對運動的概念，包括相對位移、相對速度和相對加速度。我們將學習如何運用伽利略速度變換和加速度變換來計算不同參考係下的運動參數，例如分析船舶在河流中的航行速度，或者飛機在風中的飛行速度。 第三部分：動力學 動力學是研究力與運動之間關係的分支，它揭示瞭力是如何引起物體運動狀態改變的。本部分將是本書的重點和難點。 牛頓運動定律： 牛頓第一、第二、第三定律是經典動力學的基石。本章將詳細闡述這三條定律的物理意義和適用範圍。我們將重點討論牛頓第二定律（F=ma），它將力、質量和加速度聯係起來，為動力學分析提供瞭核心工具。我們將通過分析大量典型問題，如物體在恒定力作用下的加速、變速運動，來鞏固對牛頓第二定律的理解。 功和能： 功和能是描述物體能量轉化和守恒的重要概念。本章將定義“功”的概念，並計算恒力做功和變力做功。在此基礎上，我們將引入動能、重力勢能、彈性勢能等概念。我們將推導並深入理解“動能定理”和“機械能守恒定律”，它們為解決動力學問題提供瞭另一種有效的途徑，常常比直接運用牛頓第二定律更為簡便。 功率： 功率是衡量做功快慢的物理量。本章將定義功率，並介紹計算功率的方法。理解功率的概念對於評估機械效率、設計動力設備至關重要。 衝量和動量： 衝量和動量是與力的作用時間有關的概念，它們在分析碰撞、爆炸等瞬時相互作用的問題時尤為重要。本章將定義衝量和動量，並推導齣“衝量-動量定理”，它揭示瞭衝量與動量變化之間的關係。此外，我們還將探討“動量守恒定律”，該定律在研究相互作用的物體組成的係統時具有廣泛的應用。 振動： 振動是工程中常見的現象，例如機械結構的共振、電磁波的傳播等。本章將介紹最基本的簡諧振動。我們將分析簡諧振動的運動方程、振幅、周期、頻率等參數，並討論其能量變化規律。通過對振動現象的學習，讀者將能夠理解和分析機械係統中的振動行為，並采取必要的措施來控製或利用振動。 機械轉動動力學： 在靜力學和運動學部分，我們已經探討瞭剛體的轉動。本部分將引入描述轉動動力學的基本概念，如轉動慣量、角動量、力矩等。我們將建立角動量定理和轉動定律（M=Iα），它與牛頓第二定律在直綫運動中的作用是等價的。通過這些工具，我們將能夠分析物體的轉動狀態的變化。 第四部分：材料力學初步 雖然本書主要側重於宏觀力學，但為銜接後續專業課程，將對材料力學中的基本概念進行初步介紹。 應力與應變： 當物體受到外力作用時，其內部會産生力的作用，這種作用稱為應力。物體在力的作用下會發生變形，這種變形的相對量稱為應變。本章將定義應力（正應力、剪應力）和應變的概念，並解釋它們與外力之間的關係。 鬍剋定律： 鬍剋定律是描述材料在彈性範圍內應力與應變之間綫性關係的定律。我們將介紹彈性模量、剪切模量和泊鬆比等基本材料力學參數，並闡述它們在不同材料中的差異。 簡單杆件的軸嚮拉伸和壓縮： 本節將基於鬍剋定律，分析簡單杆件在軸嚮拉伸或壓縮作用下的變形。我們將計算杆件的伸長或縮短量，並介紹應力集中的概念。 梁的彎麯： 梁是工程中最常見的受力構件之一。本節將初步介紹梁在橫嚮載荷作用下的彎麯現象，以及彎矩和剪力在梁內的分布規律。 總結與展望 本書通過循序漸進的教學方法，係統地闡述瞭工程力學的核心概念和基本原理。書中豐富的圖示和精選的算例，旨在幫助讀者建立直觀的力學理解，並掌握分析和解決工程力學問題的通用方法。本書所涵蓋的內容，是理解和掌握後續更深入的專業課程（如材料力學、結構力學、流體力學、振動力學等）的基礎。我們希望通過本書的學習，讀者能夠培養嚴謹的科學思維，提升分析和解決實際工程問題的能力，為未來的工程生涯奠定堅實的基礎。
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