全書除緒論外共3篇14章。第1篇靜力學:包括靜力學公理與物體的受力分析、平面匯交力系與平面力偶系、平面任意力系、空間力系、靜力學專題等5章。第2篇運動學:包括點的運動學、剛體的基本運動、點的合成運動、剛體的平面運動等4章。第3篇動力學:包括質點動力學基本方程、動量定理、動量矩定理、動能定理、動力學專題等5章。
理論力學是現代工程技術的基礎,是高等理工科院校中普遍開設的一門重要的技術基礎課,并在許多工程技術領域中有著廣泛的應用,是很多后續相關專業課程的基礎。編者在廣泛研讀國內外同類教材的基礎上,結合自身多年的教學經驗和體會編寫了本書。
本書是按照教育部制定的理論力學課程教學基本要求編寫而成的。為了更好地適應高等教育的普及化、高校的擴招和生源質量的變化,以及新一輪培養計劃中該門課程學時數的減少,本書在精選優化教學內容的同時,緊緊圍繞培養學生的力學基本素養,培養學生的自學能力和分析問題、解決問題的能力來組織教材結構,同時精選和優化教學內容。在文字敘述方面,力求概念明確,條理清楚,簡明扼要,精選例題和習題。
本書具有下面幾個具體特點:
(1)調整結構體系,教材模塊化:根據學時減少實際,為了突出基本理論,將平面簡單桁架的內力計算、考慮摩擦時物體的平衡問題和平行力系中心與物體重心三部分內容從傳統教材的體系中抽離出來構成單獨一章——靜力學專題。將達朗伯原理、虛位移原理和拉格朗日方程三部分內容從傳統教材的體系中抽離出來構成單獨一章——動力學專題。這兩章專題內容可以根據專業需要和學時數的多少來選學,或者指導學生自學。
(2)內容精簡,語言簡練:本書的使用對象基本為教學-研究型大學和教學型大學的學生,注重基本概念的闡述和分析過程的簡單清晰,而不追求冗長的理論推導和煩瑣的數學運算。力求語言通俗易懂、思路明確、條理清楚,便于自學。在具體敘述中,采用由淺入深、由簡單到復雜、由特殊到一般循序漸進的次序,便于學生理解和掌握。
(3)開章有提要,章末有小結:每章開始都有本章提要,便于學生對本章有一個初步的大概了解,明確本章主要內容和要求。為方便學生自學、歸納、總結和復習,每章后均設有本章小結,列出本章的主要知識點、本章分析思路和相關結論以及有關解題規律和技巧。每章的習題答案附在書后,便于查閱對照。
(4)增加討論和思考內容:在理論敘述和例題分析中,在容易混淆和容易出錯的地方,增加相關的討論內容,或者留給學生思考的內容。
(5)增加例題數量和難度:針對理論力學聽課易懂題難做、考試掛科一大片的實際狀況,適當增加例題數量和具有一定難度的例題,部分例題做到一題多解,開闊學生思路,培養分析能力。
(6)例題敘述步驟化:針對學生文字表達能力欠佳、解題過程敘述不清的現狀,例題解題過程的文字敘述標明第一、第二、第三等步驟順序,強化訓練;使學生在解題過程中做到思路明確,條理清楚。
前言理論力學本書由李軍強教授任主編,負責全書的結構設計、組織編寫和最后統稿。參加具體編寫工作的有李軍強(緒論、第4章、第8章、第9章、第11章、第13章)、陳滿國(第1章、第2章、第3章)、張瑞萍(第5章、第7章)、馬建青(第6章、第10章、第12章)、張光偉(第14章)。
本書承蒙陜西科技大學張功學教授審核,為本書的編寫提出了許多寶貴建議,在此深表感謝。
本書的出版得到了機械工業出版社的大力支持與幫助,在編寫過程中借鑒、引用了許多已出版的同類教材中的資料、圖標、例題和習題,汲取了許多寶貴經驗。謹此一并表示衷心的感謝。
本書編寫人員長期擔任理論力學的教學工作,書中融合了多年的教學經驗與體會。但由于水平有限,書中難免存在不妥之處,懇請廣大讀者批評指正。
編者
前言
緒論1
0.1理論力學的研究對象與任務1
0.2理論力學的研究內容2
0.3理論力學的學習目的2
0.4理論力學的學習方法3
第1篇靜力學
第1章靜力學公理與物體受力分析7
1.1力的概念與靜力學公理7
1.2約束與約束力10
1.3物體受力分析與受力圖14
本章小結18
習題19
第2章平面匯交力系與平面力偶系21
2.1平面匯交力系合成與平衡的幾何法21
2.2平面匯交力系合成與平衡的解析法24
2.3平面力系中力對點的矩28
2.4平面力偶理論31
本章小結35
習題36
第3章平面任意力系40
3.1力的平移定理40
3.2平面任意力系的簡化41
3.3平面任意力系的平衡46
3.4物體系統的平衡·靜定與超靜定問題51
本章小結57
習題59
第4章空間力系64
4.1空間匯交力系64
4.2力對點的矩與力對軸的矩67
4.3空間力偶系70
4.4空間任意力系的簡化73
4.5空間任意力系的平衡76
本章小結81
習題83
第5章靜力學專題87
5.1平面簡單桁架內力計算87
5.2考慮摩擦時物體的平衡問題91
5.3平行力系中心與物體重心103
本章小結111
習題112
第2篇運動學
第6章點的運動學119
6.1以固定點為基準的描述方法——直角坐標法119
6.2以點的軌跡曲線為基準的描述方法——自然坐標法123
本章小結130
習題131
第7章剛體基本運動134
7.1剛體平行移動134
7.2剛體定軸轉動135
本章小結142
習題143
第8章點的合成運動146
8.1基本概念146
8.2點的速度合成149
8.3點的加速度合成153
本章小結160
習題161
第9章剛體平面運動167
9.1剛體平面運動概述167
9.2平面圖形上點的速度分析——基點法與投影法171
9.3平面圖形上點的速度分析——瞬時速度中心法175
9.4平面圖形上點的加速度分析179
9.5剛體繞平行軸轉動的合成183
本章小結186
習題186
第3篇動力學
第10章質點動力學基本方程194
10.1動力學基本概念194
10.2動力學基本定律194
10.3質點運動微分方程196
10.4質點動力學兩類基本問題197
本章小結202
習題202
第11章動量定理205
11.1動量與沖量205
11.2動量定理208
11.3質心運動定理212
本章小結218
習題219
第12章動量矩定理222
12.1轉動慣量222
12.2動量矩227
12.3動量矩定理230
12.4相對質心的動量矩定理233
12.5剛體平面運動微分方程234
本章小結238
習題239
第13章動能定理245
13.1力的功246
13.2動能251
13.3動能定理253
13.4勢能·機械能守恒定律257
13.5動力學普遍定理綜合應用262
本章小結265
習題266
第14章動力學專題272
14.1達朗伯原理272
14.2虛位移原理281
14.3拉格朗日方程289
本章小結297
習題298
部分習題參考答案302
參考文獻313