本书内容包括理论力学基础概念、物体的受力分析和受力图、静力平衡理论、点的运动和刚体的平面运动、动力学基本定理,以及静力学及动力学专题与应用等。每章都给出了小结与学习指导,包括本章重点和难点、内容学习指导等内容。
本书对理论力学的基本概念和基本原理叙述简洁,以工程应用为主,重点突出,条理清晰,浅显易懂,可作为高等院校工科各专业中、少学时(48~64)理论力学课程的教材,也可作为从事力学分析和设计的相关工程技术人员的参考书。
本书遵循教指委相关指导文件和高等院校学生学习规律编写而成。践行四新理念,融入思政元素,注重理论与实践相结合。
理论力学是高等学校大部分工科类专业的重要专业基础课。近年来,随着高等教育改革的不断深入,各高校对理论力学课程的教学内容和学时进行了不同程度的压缩。为适应中、少学时理论力学课程的教学需要,编者在多年教学探索与实践的基础上,参考多种教材和相关资料,编写了本书。
本书内容包括理论力学基础概念、物体的受力分析和受力图、静力平衡理论、点的运动和刚体的平面运动、动力学基本定理,以及静力学及动力学专题与应用等。在保证现行教学体系相对稳定的前提下,本书突出内容的整体性和连贯性,强化基础知识和工程实例内容,以培养学生分析和解决工程实际问题的能力。
为便于不同专业、不同基础的学生对理论力学知识的学习和掌握,在编写过程中,力求做到抽象问题形象化、复杂问题简单化,使本书成为人人都能看得懂、学得会的理论力学教材。本书具有以下特点:
(1)对理论力学的基本概念和基本原理叙述,以工程应用为主,重点突出、条理清晰、阐述简洁、浅显易懂。
(2)课程中的某些公式推导尽可能不用或少用高深的数学知识。
(3)针对各章的例题,对于需要分析讨论的内容专门给出分析过程,求解过程与对学生的作业要求一致(上述分析过程在作业中一般无须给出),便于学生理解概念、掌握做题方法步骤。
(4)将动力学内容整合为一章,便于动力学问题的综合分析,以及动力学定理的综合应用与比较。
(5)为保证教材内容的系统性和完整性,以及不同专业的需求,对部分中、少学时非重点内容也做了简单介绍,读者可根据需要做出取舍。如第五章的静力学专题和第十章的动力学专题中的部分内容。
(6)每章均给出了小结与学习指导,包括本章重点和难点、内容学习指导等,部分章还包括知识内容拓展、定理证明及问题讨论等。
本书得到了郑州大学教材出版基金资助。参加本书编写的有郑州大学教授徐文涛、苗同臣、张建伟,全书由苗同臣统审定稿。
在本书编写过程中,许多兄弟院校的教师提出了宝贵的建议和指导意见,在此一并致谢。
由于编者水平有限,书中难免存在不妥之处,恳请读者批评指正。
编者
苗同臣,郑州大学教授,讲授理论力学、材料力学、工程力学、建筑力学、有限元、振动力学、非线性振动、计算结构动力学、力学与工程概论等课程,主持或参与国家基金、河南省基金(攻关)、横向课题十余项;在专业学术期刊上公开发表学术论文四十余篇;公开出版学术著作7部;主持起草国家标准4项;荣获省部级科技进步二、三等奖4项。
前言
绪论1
第1章静力学概念与基础3
1.1力和力的投影3
1.2力对点的矩和力对轴的矩5
1.3力偶和力螺旋7
1.4静力学基本定理9
1.5小结与学习指导12
习题12
第2章物体的受力分析与受力图16
2.1约束与约束力16
2.2物体的受力分析与受力图21
2.3小结与学习指导25
习题26
第3章平面力系的平衡29
3.1平面力系的简化29
3.2平面力系的平衡方程33
3.3物体系统的平衡37
3.4小结与学习指导42
习题43
第4章空间力系的平衡49
4.1空间力系的简化49
4.2空间力系的平衡方程50
4.3小结与学习指导54
习题55
第5章平衡理论专题与应用58
5.1考虑摩擦时物体的平衡问题58
5.2物体的重心67
5.3简单桁架的内力计算70
5.4悬索内力计算74
5.5小结与学习指导80
习题80
第6章运动学基础与刚体的简单
运动88
6.1点运动的描述88
6.2刚体的平行移动92
6.3刚体绕定轴的转动93
6.4小结与学习指导95
习题96
第7章点的合成运动99
7.1基本概念99
7.2速度合成定理100
7.3加速度合成定理103
7.4小结与学习指导110
习题113
第8章刚体的平面运动117
8.1平面运动的简化与分解117
8.2速度分析119
8.3加速度分析124
8.4运动学综合应用127
8.5小结与学习指导131
习题132
第9章动力学普遍定理136
9.1质点运动微分方程136
9.2动量定理139
9.3动量矩定理144
9.4动能定理151
9.5动力学普遍定理的综合应用156
9.6小结与学习指导160
习题161
第10章动力学专题与应用168
10.1达朗贝尔原理168
10.2虚位移原理172
10.3动力学普遍方程与拉格朗日
方程179
10.4非惯性系中的质点动力学182
10.5简单的碰撞问题185
10.6小结与学习指导192
习题194
附录206
附录A几种简单形状物体的重心
(形心)206
附录B常见均质物体的转动惯量和回转
半径207
参考文献210
理 论 力 学(中、少学时)