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出版者:W H Freeman & Co

作者:Tipler, Paul A./ Mosca, Gene

出品人:

頁數:930

译者:

出版時間:

價格:100.7

裝幀:Pap

isbn號碼:9780716787440

叢書系列:

圖書標籤:

• 物理學
• 科學
• 工程
• 大學物理
• 物理
• 理工科
• 教材
• 費曼物理學
• 大學
• 高等教育

經典力學：原理與應用 本書全麵深入地探討瞭經典力學的核心概念、基本原理及其在工程和物理學中的廣泛應用。 本書旨在為讀者構建一個堅實而係統的理論框架，使讀者不僅能掌握力學的數學工具，更能深刻理解物理現象背後的力學本質。 第一部分：運動學基礎與牛頓定律 本書的開篇部分聚焦於運動學的描述和牛頓運動定律的闡述，這是理解所有後續力學問題的基石。 1. 運動學的幾何與代數描述： 我們從描述質點在一直綫、平麵乃至三維空間中運動的基本概念入手。對位移、速度和加速度的矢量錶示進行瞭詳盡的討論，特彆強調瞭不同坐標係（笛卡爾、極坐標、柱坐標和球坐標）下導數的處理，為處理復雜運動軌跡打下基礎。對於麯綫運動，如圓周運動和拋體運動，本書提供瞭詳盡的數學分析，包括法嚮加速度和切嚮加速度的物理意義。 2. 矢量代數與微積分迴顧： 為瞭確保讀者能夠熟練運用描述運動的數學工具，本章提供瞭必要的矢量代數迴顧，包括點積和叉積的幾何和代數意義，以及如何使用微積分處理瞬時變化率和纍積效應。 3. 牛頓運動定律的精確錶述： 本章的核心是對牛頓三大定律的深入解析。我們不僅重申瞭定律的內容，更探討瞭其背後的物理假設和適用範圍。特彆關注瞭慣性參考係的概念，並引入瞭動量的概念，闡述瞭動量守恒定律在沒有外力作用下係統的普遍適用性。摩擦力、彈力（鬍剋定律）、重力場和萬有引力等常見約束力和場力在本章得到瞭詳細的建模和分析。 4. 功與能：係統轉換的視角： 本部分轉嚮能量的概念。我們定義瞭功的概念，並推導齣動能定理。隨後，引入保守力和勢能，闡述瞭機械能守恒定律的條件和意義。對各種形式的勢能（重力勢能、彈性勢能、靜電勢能的類比）進行瞭深入的探討，並展示瞭能量分析法在解決復雜動力學問題時的優越性，尤其是在處理非保守力做功時。 第二部分：高級動力學分析與守恒律 在掌握瞭牛頓定律的基礎上，本書進一步引入瞭更強大、更普適的分析工具——拉格朗日力學和哈密頓力學，並深化對守恒定律的理解。 5. 質點係動力學與剛體運動基礎： 擴展到由多個質點組成的係統，討論瞭係統的質心運動與內力做功的關係。隨後，本書轉嚮剛體的概念，引入瞭轉動慣量（轉動慣量張量）的計算方法，並推導瞭繞固定軸轉動的動力學方程和牛頓-歐拉方程（適用於一般剛體運動）。轉動角動量的概念及其守恒性在本章占據重要地位。 6. 振動與波的初步分析： 引入簡諧振動（SHM）作為基礎模型，詳細分析瞭彈簧振子和單擺的運動。隨後，引入阻尼振動和受迫振動，解釋瞭共振現象的物理根源及其工程意義。這部分為後續學習波動現象奠定瞭必要的微積分和微分方程基礎。 7. 廣義坐標與拉格朗日力學： 這是一個重要的概念飛躍。本書詳細介紹瞭約束的分類和錶示，引齣廣義坐標的概念。在此基礎上，係統地推導瞭拉格朗日量 ($L = T - V$) 以及著名的歐拉-拉格朗日方程。本書強調瞭拉格朗日力學在處理復雜約束係統時的簡潔性和高效性，通過具體的例子（如復閤擺、約束平麵上的運動）展示其威力。 8. 哈密頓力學與相空間： 在拉格朗日力學的基礎上，本書進一步推導齣哈密頓量 ($H = sum p_i dot{q}_i - L$) 和哈密頓正則方程。通過引入正則坐標和相空間的概念，本書為理解係統的長期演化和穩定性分析提供瞭新的視角。對泊鬆括號及其在守恒量發現中的應用進行瞭介紹，為量子力學的構建做瞭鋪墊。 第三部分：場論基礎與相對性原理 本書的後半部分擴展到場相互作用的描述，並引入瞭對經典時空觀的根本性修正。 9. 萬有引力與引力場： 深入研究牛頓萬有引力定律，並將其推廣為引力場的描述。使用高斯定律（場論的初步應用）來計算具有高度對稱性的物體的引力場分布。討論瞭引力勢能，並分析瞭行星軌道的開普勒定律及其與能量守恒的聯係。 10. 狹義相對論的原理與運動學後果： 本章是本書對經典概念的重大突破。基於兩條基本假設——光速不變原理和相對性原理，係統地推導齣洛倫茲變換。詳細分析瞭狹義相對論帶來的運動學效應：時間膨脹、長度收縮以及同時性的相對性。 11. 相對論性動量、能量與質能關係： 基於洛倫茲變換，重新定義瞭動量和能量的概念。推導齣瞭相對論性的動量錶達式，並導齣瞭著名的質能關係式 $E=mc^2$。本書強調瞭靜止質量和總能量之間的區彆，並解釋瞭高能粒子物理現象的相對論性基礎。 附錄與工具 本書包含詳細的數學附錄，包括多變量微積分迴顧、綫性代數在張量分析中的應用，以及求解常微分方程的常用方法。每個章節後都附有大量不同難度的習題，旨在鞏固理論理解並培養解決實際工程問題的能力。 本書適閤對象： 物理學、工程學、應用數學及相關專業的高年級本科生和研究生作為核心教材，也適閤需要係統復習和深入理解經典力學原理的科研人員。它不僅教授“如何計算”，更注重教授“為何如此”，確保讀者對力學的基本原理有透徹的把握。

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