理论力学-静力学：绪论

1、绪绪 论论 什么是力学？什么是力学？ 力学是怎样发展的？力学是怎样发展的？ 理论力学的学习目的理论力学的学习目的 理论力学的研究内容理论力学的研究内容 理论力学的研究方法理论力学的研究方法 2021-5-41 什么是力学？什么是力学？ 力学是研究物体机械运动规律的科学。力学是研究物体机械运动规律的科学。 物体的机械运动物体的机械运动是指物体的空间位形（位置和形是指物体的空间位形（位置和形 状）随时间的变化。状）随时间的变化。 移动、转动、移动、转动、流动和变形流动和变形 力学的研究为揭示自然界中与机械运动有关的规力学的研究为揭示自然界中与机械运动有关的规 律提供了有效的工具，它也是近代工程技术

2、的重律提供了有效的工具，它也是近代工程技术的重 要理论基础之一。要理论基础之一。 2021-5-42 力学是怎样发展的？力学是怎样发展的？ 力学的发展始终是和人类社会活动紧密联系的。力学的发展始终是和人类社会活动紧密联系的。 力学的发展与完善推动了科学技术和社会的进步。力学的发展与完善推动了科学技术和社会的进步。 2021-5-43 力学是怎样发展的？力学是怎样发展的？ 感性认识（或初步理性认识）感性认识（或初步理性认识） 理性认识（或深入理性认识）理性认识（或深入理性认识） 指导实践并发现或提出新问题指导实践并发现或提出新问题 力学发展遵循认知规律力学发展遵循认知规律 2021-5-44 力

3、学的发展力学的发展建筑与桥梁建筑与桥梁 1、建筑、建筑与桥梁与桥梁 建于建于1056年年, 山西应县木塔山西应县木塔 早期筒体结构建筑早期筒体结构建筑 塔塔 高：高：67.31m 底层直径：底层直径：30.27m 2021-5-45 力学的发展力学的发展建筑与桥梁建筑与桥梁 现在内部结构已发生了倾斜现在内部结构已发生了倾斜 2021-5-46 力学的发展力学的发展建筑与桥梁建筑与桥梁 比萨斜塔比萨斜塔 建于建于11731370年年 问题：问题： 为什么能如此为什么能如此“坚固坚固”而不倒塌？而不倒塌？ 2021-5-47 力学的发展力学的发展建筑与桥梁建筑与桥梁 观察竹子的特征观察竹子的特征

4、竹子的横截面竹子的横截面 比萨斜塔横截面比萨斜塔横截面 2021-5-48 建筑物高度增加建筑物高度增加 会产生什么会产生什么新问题新问题？ 力学的发展力学的发展建筑与桥梁建筑与桥梁 现代筒体结构建筑现代筒体结构建筑 吉隆坡双塔大厦吉隆坡双塔大厦 材料：钢筋混凝土材料：钢筋混凝土 高度：高度：452米米 2021-5-49 力学的发展力学的发展建筑与桥梁建筑与桥梁 风载会引起高层建筑物的晃动风载会引起高层建筑物的晃动 双塔大厦利用结构阻尼减小塔体的晃动双塔大厦利用结构阻尼减小塔体的晃动 2021-5-410 力学的发展力学的发展建筑与桥梁建筑与桥梁 赵州桥赵州桥 建于建于 581599 年年

5、跨度：跨度：37. 4m 拱高：拱高：7m 早期拱形结构建筑早期拱形结构建筑 “敞肩拱敞肩拱”的运用为世界桥梁史上的首创的运用为世界桥梁史上的首创 ， 并有并有“世界桥梁鼻祖世界桥梁鼻祖”的美誉。的美誉。 2021-5-411 力学的发展力学的发展建筑与桥梁建筑与桥梁 早期建筑的特点：早期建筑的特点：高度低，高度低， 跨度小，承载低，石木材料。跨度小，承载低，石木材料。 2021-5-412 力学的发展力学的发展建筑与桥梁建筑与桥梁 现代大跨度桥梁现代大跨度桥梁 桥梁跨度增大又会产生什么桥梁跨度增大又会产生什么新问题新问题？ 2021-5-413 力学的发展力学的发展建筑与桥梁建筑与桥梁 建造

6、设计建造设计 风速风速 60m/s 破坏时的破坏时的 风速风速 19m/s 美国华盛顿州塔科马悬索桥美国华盛顿州塔科马悬索桥 建于建于1940年，桥长年，桥长853m 2021-5-414 力学的发展力学的发展建筑与桥梁建筑与桥梁 引起桥梁振动的原因引起桥梁振动的原因 计算机模拟与仿真计算机模拟与仿真 2021-5-415 力学的发展力学的发展建筑与桥梁建筑与桥梁 地震对建筑物的影响地震对建筑物的影响 如何减小地震如何减小地震 对建筑物的影响？对建筑物的影响？ 2021-5-416 力学的发展力学的发展建筑与桥梁建筑与桥梁 建筑物减震的模拟实验研究建筑物减震的模拟实验研究 2021-5-417

7、 力学的发展力学的发展建筑与桥梁建筑与桥梁 美国旧金山国际机场新楼使用了移动地基美国旧金山国际机场新楼使用了移动地基 2021-5-418 力学的发展力学的发展机械手与机器人机械手与机器人 2 2、机械手与机器人、机械手与机器人 机械手在工业生产中的应用机械手在工业生产中的应用 天津大学研制的天津大学研制的 医用缝合机械手医用缝合机械手 2021-5-419 力学的发展力学的发展机械手与机器人机械手与机器人 北航研制的机械手用于临床北航研制的机械手用于临床 有触觉的机械手用于临床有触觉的机械手用于临床 2021-5-420 力学的发展力学的发展机械手与机器人机械手与机器人 步行机器人的应用前景

8、步行机器人的应用前景 六足步行机器人六足步行机器人 四足步行机器人四足步行机器人 2021-5-421 力学的发展力学的发展机械手与机器人机械手与机器人 从分析研究人体的行走到双足步行机器人的实现，体现从分析研究人体的行走到双足步行机器人的实现，体现 了了力学、自动控制和计算机力学、自动控制和计算机等科学技术的综合应用。等科学技术的综合应用。 北北 京京 理理 工工 大大 学学 研研 制制 2021-5-422 1769年研制的第一辆蒸汽动力车年研制的第一辆蒸汽动力车 力学的发展力学的发展车辆与飞机车辆与飞机 3、车辆与飞机、车辆与飞机 车辆的早期研制与应用车辆的早期研制与应用 2020世纪初

9、的轿车世纪初的轿车 2021-5-423 力学的发展力学的发展车辆与飞机车辆与飞机 现代车辆研究提出的要求现代车辆研究提出的要求: 舒适、安全、高速、便捷、环保舒适、安全、高速、便捷、环保 2021-5-424 力学的发展力学的发展车辆与飞机车辆与飞机 水陆两用房车水陆两用房车 2021-5-425 力学的发展力学的发展车辆与飞机车辆与飞机 2021-5-426 力学的发展力学的发展车辆与飞机车辆与飞机 2021-5-427 力学的发展力学的发展车辆与飞机车辆与飞机 利用计算机分析车辆利用计算机分析车辆 独立悬架的动力学问题独立悬架的动力学问题 2021-5-428 力学的发展力学的发展车辆与

10、飞机车辆与飞机 汽车自动驾驶的实验研究汽车自动驾驶的实验研究 2021-5-429 力学的发展力学的发展车辆与飞机车辆与飞机 现代直升机现代直升机科学技术的综合应用科学技术的综合应用 早期直升机早期直升机 原理的认识原理的认识 2021-5-430 理论力学的学习目的理论力学的学习目的 社会的发展与进步需要科社会的发展与进步需要科 学技术的不断发展与创新。学技术的不断发展与创新。 哪类科学技术对于我们社哪类科学技术对于我们社 会的未来最重要？会的未来最重要？ 2021-5-431 理论力学的学习目的理论力学的学习目的 我们不能预言，哪类研究和纯理论探索会我们不能预言，哪类研究和纯理论探索会 对

11、我们社会的未来作出最大贡献。对我们社会的未来作出最大贡献。 同样地，同样地， 如果我们不能作出这样的预测，那么我们肯定如果我们不能作出这样的预测，那么我们肯定 可以自信地预言可以自信地预言： 选自哈佛大学校长选自哈佛大学校长 L. H. Summers 2002年年5月月 在北京大学的演讲在北京大学的演讲 新知识、新想法、新方法和新知识、新想法、新方法和 智慧的思考智慧的思考 对于我们的未来将是至关重要的。对于我们的未来将是至关重要的。 2021-5-432 理论力学的学习目的理论力学的学习目的 培养获取新知识的能力培养获取新知识的能力 培养提出（或发现）问题的能力培养提出（或发现）问题的能力

12、 培养解决问题的能力培养解决问题的能力 建立力学模型的能力建立力学模型的能力 综合应用知识的能力综合应用知识的能力 设计实验的能力设计实验的能力 分析理论（或结论、结果）正确与否的能力分析理论（或结论、结果）正确与否的能力 培养创新意识（新思想、新方法）培养创新意识（新思想、新方法） 为后续课程打下必要的基础为后续课程打下必要的基础 2021-5-433 理论力学的研究内容理论力学的研究内容 静力学静力学 研究物体的研究物体的平衡平衡与与力力之间的关系之间的关系 动力学动力学 研究物体的研究物体的运动运动与与力力之间的关系之间的关系 2021-5-434 理论力学的研究方法理论力学的研究方法 理论研究理论研究 力学模型的建立力学模型的建立 力学中数学方法的应用力学中数学方法的应用 力学问题的定性分析与定量分析力学问题的定性分析与定量分析 实验研究实验研究 设计实验设计实验（检验模型、理论、结论的正确性检验模型、理论、结论的正确性） 仿真实验仿真实验（模拟和仿真系统的动力学行为模拟和仿真系统的动力学行为） 演示实验演示实验（揭示一些力学现象和问题）（