(3.2)-第2章 机械运动规律与力学

在日常生活中，我们经常会有这样的体会：

人坐在一辆静止的车上，面向车前进的方向，当车加速向前的时候，会有一种后仰的现象发生，而当车减速的时候，会有一个前倾的现象发生。我们常把这一现象称为惯性。2.1机械运动规律的逻辑体系2.2机械运动规律的发展历程2.3机械运动规律的应用实例第2章机械运动规律与力学

Mechanicalmotionlawandmechanics主要内容

MAINCONTENT2.1.1机械运动规律的相关概念Relatedconceptsofmechanicalmotionlaw机械运动（mechanicalmotion）：在物理学里，一个宏观物体相对于另一个宏观物体的空间位置，或者一个宏观物体的某些部分相对于其他部分的空间位置，随着时间而变化的过程叫做机械运动（mechanicalmotion）。

机械运动包括移动、转动、流动、变形、振动、波动、扩散等形式，而平衡或静止则是其中的一种特殊情况。

机械运动是自然界中物质运动最基本的形式。力学（mechanics）研究物质机械运动规律的科学叫力学（mechanics）。力学是一门独立的基础学科，同时又是一门技术学科。力学既是研究有关力、运动和介质（固体、液体、气体和等离子体），宏、细、微观力学性质的学科，还研究能量和力以及它们与固体、液体及气体的平衡、变形或运动的关系学科，也研究以机械运动为主及其同物理、化学、生物运动耦合的现象的学科。力

力是物理学中的基本概念之一。

力的概念的探索经历长期的争论。

在古代西方，泰勒斯、柏拉图、亚里士多德、伽利略等都有不同的观点，但都未有根本性的突破。在古代中国，墨子提出“力，重之谓”，首次将重量看做一种力，将重力与质量区分开。又提出“力，形之所以奋也”，即力是物体加速运动的原因。

力的概念是牛顿经典力学的基础，认为力是物体与物体的相互作用。机械运动状态的变化是由这种相互作用引起的。牛顿第一定律(惯性定律)是力的定性的定义，牛顿第二定律(加速度定律)是力的定量的定义。7物理与工程技术学院

「物理学专业导论」力的作用效果力可以改变物体的形状，使物体发生形变。力可以改变物体的运动状态（速度大小、运动方向，两者至少有一个会发生改变）。力的主要性质物质性：力是物体（物质、质量）对物体（物质、质量）的作用，力是不能摆脱物体而独立存在的。相互性：任何两个物体之间的作用总是相互的，施力物体同时也一定是受力物体。矢量性：力是矢量，既有大小又有方向。同时性：力同时产生，同时消失。独立性：一个力的作用并不影响另一个力的作用。8物理与工程技术学院

「物理学专业导论」力的不同分类根据力的性质可分为：重力、万有引力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力等。根据力的效果可分为：拉力、张力、压力、支持力、动力、阻力、向心力、回复力等。根据研究对象可分为：外力和内力。根据力的作用方式为：非接触力（如万有引力，电磁力等）和接触力（如弹力，摩擦力等）。

目前，在物理学中，认为有四种基本的物质相互作用：引力相互作用，电磁相互作用，强相互作用，弱相互作用。尽管如此，在历史上，有许多科学家和哲学家曾指出，牛顿力学中的力的概念只是一种方法论性质的工具，很难说明力的实质！

力的本质是什么？仍然值得我们研讨……2.1.2机械运动规律的逻辑体系LogicalSystemofMechanicalMotionLaw机械运动规律的逻辑体系实验规律总结牛顿力学（力学）分析力学（理论力学）变分原理万有引力定律牛顿第一定律牛顿第二定律牛顿第三定律运动学运动定理与守恒定律动力学力的性质质心运动定律动量定理动量守恒定律功能定理机械能守恒定律角动量定理角动量守恒定律刚体流体振动波动达朗贝尔－拉格朗日（方程）拉格朗日方程哈密顿变分原理哈密顿正则方程哈密顿－雅可比方程求解变换虚功求和空间坐标、速度、时间为自变量－广义空间坐标、广义速度、时间为自变量的坐标变换广义空间坐标、广义速度－广义空间坐标、广义动量勒让德的坐标变换特殊的正则变换获取动力学方程两体碰撞与散放多自由度体系小振动刚体较为复杂的运动部分非线性力学特性解决典型的力学问题力学理论力学2.1.3机械运动规律的研究体系Researchsystemofmechanicalmotionlaw机械运动规律相关的研究分类力学经典力学量子力学分支学科重要理论理论表述分支学科重要理论静力学、动力学、运动学、天体力学、牛顿力学、分析力学、统计力学、结构力学、生物力学、连续介质力学、材料力学、固体力学流体力学、弹性力学、板壳力学、塑性力学、断裂力学、结构力学、应用力学、工程力学、流变学、爆炸力学、地质力学、土力学等牛顿运动定律、虎克定律、万有引力定律、简谐振动、达朗伯原理、欧拉方程、哈密顿原理、拉格朗日方程、最小作用量原理等牛顿力学、分析力学（拉格朗日力学、哈密顿力学）原子物理学、固体物理学、核物理学、粒子物理学泡利不相容原理、埃伦费斯特定理、态叠加原理、不确定性原理、量子隧穿效应、黑体辐射、原子结构、光电效应、波粒二象性等空间、时间、速度、加速度、参考系、质量、重力、力、力矩、力偶、动量、刚体、角动量、惯性、惯性矩、能量、动能、势能、虚功、作用量、拉格朗日量、哈密顿量、冲量、机械功按所研究对象层次力学静力学机械运动规律相关的研究分类运动学动力学静力学研究力的平衡或物体的静止问题。运动学只考虑物体怎样运动，不讨论它与所受力的关系。动力学讨论物体运动和所受力的关系。按所研究问题领域力学固体力学机械运动规律相关的研究分类流体力学一般力学理论力学流体静力学质点、质点系、刚体、刚体系材料力学结构力学弹性力学板壳力学塑性力学断裂力学机械振动声学计算力学有限元分析流体动力学空气动力学气体动力学多相流体力学渗流力学非牛顿流体力学粘弹性理论流变学气动弹性力理论力学（狭义）分析力学外弹道学振动理论刚体动力学蛇螺力学运动稳定性与现代工程有关的新兴学科的理论抽象的动力学系统按所研究对象属性力学质点力学刚体力学连续介质力学根据针对对象所建立的模型不同机械运动规律相关的研究分类固体流体弹性体塑性体力学理论分析实验研究数值计算按研究时采用的主要手段实验应力分析水动力学实验空气动力实验计算结构力学计算流体力学力学和工程技术结合和基础科学结合机械运动规律相关的研究分类力学物理力学化学流体动力学地球动力学天文学天体力学环境力学磁流体动力学热弹性力学生物力学生物流变学地球构造动力学地球流体力学等离子体力学电流体动力学地质力学工程力学土力学岩石力学爆炸力学工业空气动力学复合材料力学环境空气动力学＋→07理学0702物理学070201理论物理070202粒子物理与原子核物理070203原子与分子物理070204等离子体物理070205凝聚态物理070206声学070207光学070208无线电物理授予博士、硕士学位和培养研究生的学科、专业目录（2008版）机械运动规律相关的学科分类08工学0801力学080101一般力学与力学基础080102固体力学080103流体力学080104工程力学0802

机械工程080201机械制造及其自动化080202机械电子工程080203机械设计及理论080204车辆工程0805

材料科学与工程080501材料物理与化学080502材料学080503材料加工工程授予博士、硕士学位和培养研究生的学科、专业目录（2008版）机械运动规律相关的学科分类//CN/volumn/home.shtml/ch/index.aspx23/lxxb/CN/volumn/home.shtml/Jwk_gtlxxb/CN/volumn/home.shtml/

《应用力学学报》是由国家科委审批公开发行的中央级学术刊物。本刊主要反映现代力学在工程实际中的应用，及时交流运用近代力学理论、计算方法和实验技术在解决工程实际问题中取得的新成果。涉及的内容包括流体、振动、强度等。本刊设有学术论文、研究简报、讨论与探索、综合评述、工程应用等栏目。读者对象为工程技术人员、力学研究人员及高等院校师生。本刊为双月刊（大16开），双月中旬出版。/

《工程力学》是中国科协主管、中国力学学会主办，清华大学土木工程系承办的以工程应用为特点的全国综合性学术刊物。美国国际刊名代码中心授予的国际刊名代码（CODEN）为GOLIEB，一般工业技术类核心期刊，O3力学类核心期刊，工程索引（Ei）全刊收录期刊。

它主要报导力学在工程及结构中的应用，刊登力学在科研、设计、施工、教学和生产方面具有学术水平、创造性和实用价值的论文，包括力学在土木建筑、水工港工、公路铁路、桥梁隧道、航海造船、航空航天、矿山冶金、机械化工、国防军工、防灾减灾、能源环保等工程中的应用且具有一定学术水平的研究成果。

《工程力学》聘请了6位英美德和2位港台编委会委员。/jslxxb/ch/index.aspx/CN/volumn/home.shtml2.2.1天体观测规律的建立Establishmentofcelestialobservationlaw公元150-1610年托勒密哥白尼开普勒伽俐略天体观测规律公元1867年以后哈雷烈维耶伽烈理论规律能动作用公元1610－1687年伽俐略牛顿天地合一理论规律公元1586-1687年亚里士多德、阿基米德、伽俐略、斯蒂文、惠更斯、居里克、托里拆利、帕斯卡、玻意耳、胡克、莱布尼茨地面实验规律伯努利、马格努斯、富兰克林、卡文迪许、傅科、拉格朗日、哈密顿理论规律完善发展公元1687－1834年

力学是最古老的科学之一，力学知识最早起源于人类对自然现象的观察和在生产劳动中的经验，它是社会生产和科学实践长期发展的产物，是其它物理分支学科的基础。经过16世纪的探索，到17世纪间，力学开始发展为一门独立的、系统的学科，到19世纪，完成了机械运动理论体系的建立。从地球上观测浩瀚的天空,人们感觉大部分星体都围绕着地球在做圆周运动。古希腊的亚里士多德宇宙结构的地心说理论希腊天文学家托勒密公元150年左右《天文学大成》托勒密的地心说宇宙模型解释火星折返等现象的本轮轨道波兰天文学家哥白尼1514年完成了《天体运行论》1543年临终前公开发表日心地动说设想托勒密的地心说宇宙模型日心地动说设想意大利天文学家布鲁诺就于1600年被烧死在罗马的鲜花广场争议丹麦天文学家第谷·布拉赫德国天文学家开普勒担任第谷的助手第谷:一个仰望星空的人第谷布拉赫博物馆第谷积累了大量的天文观测资料德国天文学家开普勒开普勒紧紧抓住行星轨道问题，以观测与理论差异突出的火星为例分析第谷的资料。尝试了十九种可能的路径！最后发现只有椭圆轨道才与观测资料相符。开普勒第一定律：也称椭圆定律或轨道定律:即每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳，而太阳则处在椭圆的一个焦点中。开普勒第二定律：也称面积定律:即在相等时间内，太阳和运动中的行星的连线(向量半径)所扫过的面积都是相等的。这一定律实际揭示了行星绕太阳公转的角动量守恒。用公式表示为：1609年开普勒《新天文学》一书出版水星金星地球火星木星土星周期T（年）与太阳的平均距离D（天文单位）T2D2D30.2400.6151.0001.88011.86029.4570.3870.7231.0001.5245.2039.5390.0580.3781.0003.53141867.70.150.5231.0002.32327.07190.9930.0580.3781.0003.54141867.9开普勒第三定律：1619年，他在《宇宙的和谐》一书中介绍了第三定律，也称调和定律或周期定律:是指绕以太阳为焦点的椭圆轨道运行的所有行星，其行星公转椭圆轨道半长轴a的立方与行星公转周期T的平方之比是一个常量K，其大小只与中心天体的质量有关。开普勒渴望找到一种能适合所有行星的总体模式，把各行星联系在一起。开普勒坚信存在着一个把全体行星完整地联系在一起的简单法则。开普勒的三定律是天文学的又一次革命：1.在科学思想上表现出无比勇敢的创造精神；2.彻底摧毁了托勒密繁杂的本轮宇宙体系；3.完善和简化了哥白尼的日心宇宙体系；4.使人们对行星运动的认识得到明晰概念；5.打破了自古以来人们所信奉的星体做完美圆周轨道运动的信念。德国天文学家开普勒托勒密的地心说宇宙模型日心地动说设想什么叫位相？根据地心说：从地球上观察金结星的位相只能看到亏相，不能看到满盈！根据日心说：从地球上观察金结星的位相既能看到亏相，也能看到满盈！伽利略·伽利雷观察到了：1.月球表面是凹凸不平的；2.木星有四个卫星（现称伽利略卫星）；3.土星有两个卫星（实际上是土星光环）；4.太阳黑子和太阳的自转；5.银河由无数恒星组成等。在1610年，伽利略对金星进行了长达三个月的观测。伽利略最后发现了金星的类似月亮的盈、亏现象。小结：

至此，以开普勒的行星三定律为标志的天体观测规律得以形成！从公元150年左右的托勒密地心说，到1610年伽利略证明日心说的观测证据的出现，前后经过了约1400年！由此可以看出，一个规律的建立不是一蹴而就的，而是经过了一个漫长的过程。在此之后，大家确认所有的行星都是围绕着太阳运动的！2.2.2地面实验规律的建立Establishmentofgroundmotionlaw47古希腊的亚里士多德《物理学》：“物体越重，下落越快”“只有力才能使物体运动”古希腊的阿基米德浮力定律杠杆及滑轮的作用原理意大利的伽利略·伽利雷（1564-1642,78岁）逻辑推理：重物和轻物绑在一起的演讲落体实验：比萨塔实验的传说荷兰天文学家斯蒂文的落体实验爱因斯坦对其的评价是:“”伽利略是现代物理学之父！”

此外，荷兰的斯带文、惠更斯、德国的居里克、意大利的托里拆利、法国的帕斯卡、英国的玻意耳、胡克，以及德国的莱布尼茨等科学家的基础成为牛顿集大成理论的基础斜面物体运动实验推理：自由落体定律、惯性定律、实验加速度首先人工设计实验，首次将数学引入实验研究！荷兰的斯蒂文荷兰的惠更斯德国的居里克意大利的托里拆利法国的帕斯卡英国的玻意耳英国的胡克德国的莱布尼茨等科学家的基础成为牛顿集大成理论的基础2.2.3天地合一的规律建立Theestablishmentofthelawoftheunityofheavenandearth51开普勒问题：什么样的力使星体做椭圆轨道运动？惠更斯、胡克、哈雷、雷恩等认定星体所受太阳的向心力与其距离的平方成反比！惠更斯胡克问题：无法说明引力的本质不能证明行星轨道是椭圆1661年（17岁）：牛顿进入英国剑桥大学学习数学，后来从事物理学研究。1665-1666年（22-23岁）：微积分、光的色散性质、万有引力定律；苹果落地的思考：

苹果落地和月球围绕地球运动是否是具有相同性质的力引起的?

猜想：苹果与地球之间、月球和地球之间的力是同一性质的力！开普勒问题：什么样的力使星体做椭圆轨道运动？艾萨克-牛顿（1643-1727，84岁）开普勒问题：什么样的力使星体做椭圆轨道运动？艾萨克-牛顿（1643-1727，84岁）理论推导：惯性定律+第二定律+几何方法➽

获得月球与地球之间作用力是同一种力，是平方反比关系！猜想验证：设苹果、月球与地球均是平方反比受力关系➽

由第二定律计算月球绕地球周期➽27天7小时4分与实际观测的月球绕地球周期完全一致，结果相当完善！解释行星绕日：利用平方反比的受力关系又圆满地解释了行星轨道问题！推广至任何星体：任何物体之间都会有这种相互作用力的平方反比关系，这就是牛顿万有引力定律！《自然哲学的数学原理》约20年后1687年（44岁）早年他无法精确地确定巨大星体之间的距离。发明了“流数术”，即现代的微积分方法。万有引力定律得以数学验证天地合一的牛顿四大定律！➽➽恩格斯：“牛顿完成了人类科学史上的第一次总结”2.2.4理论规律的能动作用Thedynamicroleoftheoreticallaws牛顿四大定律自然界井然有序地运转追踪过去、预测未来由轨道寻求力的作用规律轨道的性质开普勒三定律轨道一般性质一般椭圆轨道：星体长椭圆轨道：哈雷彗星

哈雷彗星：1531年、1607年、1682年哈雷预言：1758年再现结果1759年出现（土星、木星吸引延迟）

1986年、2061年再现！抛物线轨道：一去不复返彗星海王星、冥王星的预测1781年天王星轨道有偏差1846年伽烈烈维耶预测天王星外应该还有另外一颗星体海王星以大黑斑著名冥王星2.2.5理论规律的完善发展Perfectionanddevelopmentoftheoreticallaw

经过16、17世纪世界科学大飞跃，物理学家开始用伽利略、牛顿的成果和科学方法，用力学的观点去认识流体、热、电磁、光等物理现象，相关的科学实验开始兴起。提出了著名的“伯努利方程”等流体动力学的基础理论；瑞士伯努利德国马格努斯在伯努利方程基础上研究并解释了由他发现的“马格努斯效应”。美国富兰克林对雷电实验研究，验证了“天电”与“地电”统一；英国卡文迪许111年后，设计扭秤实验，测量了引力常量“G”；法国傅科设计著名的“傅科摆”,首次验证了地球的自转。

法国数学家J.达朗贝尔是十八世纪为牛顿力学体系的建立作出卓越贡献的科学家之一。他在《动力学》一书提出的、后来以他本人名字命名的原理，与虚位移原理结合起来，可以得出质点系动力学问题的分析解法，产生了分析力学，为分析力学的创立打下了基础。J.达朗贝尔到19世纪中期，相继出现了刚体力学、流体力学、天体力学、声学等衍生学科。1788年:意大利科学家拉格朗日发表著作《分析力学》,建立了拉格朗日表述的分析力学

1827年，英国数学家，物理学家，力学家哈密顿提出哈密顿函数，1834年发表了《动力学的一种普遍方法》的论文，提出了著名的“哈密顿最小作用原理”，即用一个变分式推出各种动力学定律。他把广义坐标和广义动量作为典型变量来建立动力学方程──哈密顿典型方程，成为建立哈密顿表述分析力学的里程碑。他还建立了与系统的总能量有关的哈密顿函数，这些工作推动了变分法和微分方程理论的进一步研究，在现代物理中得到广泛应用。哈密顿力学虽然是一门古老的学科，但它依然在不断地发展。精密仪器工程设计航空与航天2.3.1机械运动规律的基本应用Basicapplicationofmechanicalmotionlaw分类基本原理应用实例基本规律万有引力定律牛顿三定律非惯性系质点动力学方程人造卫星、惯性、超重与失重、表观重力与丢失的重量、地球自转的验证、潮汐、信风、台风物体的运行轨迹、拔河比赛、头顶足球、小鸟的力量旋转球与机翼的升力不敲自响的铜磬共振现象的利用与避免变声、变色、超声波质心运动定律动量定理动量守恒定律角动量守恒角动量定理连续性方程伯努利方程运动定理守恒定律多普勒效应刚体流体振动波动理论应用基本理论运动员转速的变化、导航仪、自行车转弯、不翻转的子弹、岁差共振应用实例

1.万有引力定律、牛顿三定律的应用实例

万有引力定律、牛顿三定律等基本规律可以解释苹果为什么落地、月亮会围绕地球做圆周运动以及人造卫星的原理。应用实例

2.非惯性系下质点动力学方程与应用实例

非惯性系质点动力学理论等基本规律可以解释惯性、超重与失重、表观重力与丢失的重量、地球自转的验证、潮汐、信风、台风等自然现象，也广泛应用于人造卫星等航空航天。应用实例

3.质心运动定律与应用实例

力学的研究结果表明，在物体内可以找到一个特殊的点，称为质心，这一点代表了物体的总体运动规律。可以想象把物体的所有质量都集中在质心上，而质心满足牛顿第二定律，称为质心运动定律。显然，质心的运动不取决于内力，只取决于外力。因此，质心运动定律等基本理论广泛用于分析、解释生产、生活中的物体的运动轨迹和规律。投掷的手榴弹的运动轨迹是抛物线想办法双脚用力蹬地才能赢得拔河比赛应用实例

4.动量定理与应用实例

力对时间的累积称为力的冲量，物体的速度与质量的乘积称为动量，力的冲量等于动量的变化率，这一规律称为动量定理。由动量定理可以推知两个物体相互碰撞时的作用力大小取决于碰撞物体之间的相对动量，即和碰撞物体的质量和相对速度有关。应用实例

4.动量定理与应用实例足球运动员可以头顶足球而不能顶铅球高速飞行的飞机怕与小鸟相撞动量差越大，产生的相互作用力也就越大，破坏力也就越大！应用实例

5.质点系定轴转动及刚体角动量守恒定律与对应现象解释

将质点系的角动量守恒定律应用到质点系绕过质心轴转动时，会得到转动惯量与角速度乘积为常量的结论。转动惯量是体现质点系的质量相对转轴分布的一个物理量。当质量集中转轴附近时，转动惯量小，当质量远离转轴时，转动惯量大，因此，前者绕质心的转动角速度就会大，而后者就会小。运动员就可以实现转体速度的变化应用实例

5.质点系定轴转动及刚体角动量守恒定律与对应现象解释将质点系的角动量守恒定律应用到刚体的定点运动时，就会得到结论：

当刚体绕着某个自转轴转动时，无论刚体本身怎样运动，刚体绕自转轴方向的角速度大小和方向是不变的。根据此原理，也可以设计出导航仪。这一装置广泛应用在导弹、飞机、坦克、卫星或舰船中，成为自动驾驶仪的重要组成部分。砣螺仪与导航仪应用实例

6.刚体角动量定理与应用实例

将质点系的角动量定理应用到刚体的定点运动上时，就会得出结论：刚体要么翻转，要么绕支点进动。是翻转还是进动取决于刚体是否有初始角速度。初始角速度越大，越稳定，越容易进动；反之，越不稳定，越容易翻转。自行车快骑容易慢骑难绕自己的对称轴调整旋转的子弹不翻转应用实例

6.刚体角动量定理与应用实例以地球为参考系，地球的赤道平面与太阳运行轨道平面的交点称为"春分点"和"秋分点"，统称为"二分点"在这两点太阳直射地球赤道，全球各地昼夜等长。古代天文学家通过细心观测，惊奇地发现"二分点"在由东向西缓慢地漂移。这种现象在我国称为"岁差"。这一现象说明地球的自转轴是在绕着某个轴在进动的。其原因是太阳以及月亮对地球引力的合力并不通过地球的质心，从而对地球质心产生力矩作用，因此产生进动。计算结果表明，这种进动的周期是2600年。地球绕日运动的岁差现象应用实例

7.流体的连续性方程、伯努利方程与应用实例

将经典的质量守恒应用到理想流体的定常流动问题中会得到结论：对于一个实际的管道系统，管道的面积与流体流速的乘积是个常量。将质点系的功能原理应用到理想流体的定常流动上，会得到一条流线上的各点的压强、速度和高度的关系方程，称为伯努利方程。在同一高度上，会得出推论：流速大，压强小；流速小，压强大。伯努利方程飞机机翼产生升力的原因应用实例

7.流体的连续性方程、伯努利方程与应用实例应用实例

7.流体的连续性方程、伯努利方程与应用实例球相对质心没有转动时的效果球相对质心有转动时的马格努斯效应应用实例

7.流体的连续性方程、伯努利方程与应用实例马格努斯效应在足球运动中的应用——香蕉球应用实例

8.系统的共振原理与应用实例

机械振动是日常生活常见的现象，是物体在平衡位置附近，在同一路线上来回重复的周期运动。应用实例

8.系统的共振原理与应用实例简谐振动驻波应用实例

8.系统的共振原理与应用实例应用实例

8.系统的共振原理与应用实例铜磬不敲自响鱼洗铜盆共振应用实例

8.系统的共振原理与应用实例玻璃杯共振破碎玻璃杯共振破碎玻璃杯共振破碎大桥共振现象应用实例

9.多普勒效应原理与应用实例1842年，奥地利物理学家多普勒在一篇文章中提到，当发声体或发光体与观察者相对运动时，发声体的声音或发光体的颜色会发生变化，这一效应称为多普勒效应。在无线波、光波中也存在多普勒效应。应用实例

9.多普勒效应原理与应用实例声呐检测船只的速度和方向超声诊断雷达测速应用实例

9.多普勒效应原理与应用实例超音速波——激波2.3.2机械运动规律的工程应用Engineeringapplicationofmechanicalmotionlaw发挥利用了砖石材料抗压承载能力强、抗拉承载能力弱的特点。赵州桥（拱结构）充分利用了杆件结构轴向承载能力强，抗弯承载能力弱的特点。山西应县木塔（桁架结构）进入工业化革命以来，力学在科技发展进步过程中发挥了更加重要的影响作用。20世纪以前，推动近代科学技术与社会进步的蒸汽机、内燃机、铁路、桥梁、船舶、兵器等，都是在力学知识的累积、应用和完善的基础上逐渐形成和发展起来的。

20世纪以来产生的诸多高新技术，如高层建筑、大跨度悬索桥、海洋平台、航空航天器等许多重要工程更是在工程力学的指导下得以实现，并不断发展完善的。这些工程结构的设计都是基于力学的理论与模型之上，而不是单靠主观实践经验的逐步积累。这体现了现代高新技术发展的趋势，也进一步突出了工程力学的重要地位。上海环球金融中心超级工程"矮寨特大悬索桥"中国981深海钻井平台根据研究物体的形态，力学分为空气动力学、固体力学、流体力学、力学与其它学科的交叉学科。空气动力学：气体动力学、高超声速空气动力学、稀薄空气动力学、高温气体动力学、爆炸波理论等。航天航空领域：现代空气动力学的成就让人惊叹：20世纪中叶解决了飞机的“音障”问题，使得超音速飞机成为现实；随后的“阿波罗登月”工程、宇宙飞船进入太空。气象科学领域：使得天气预报的准确率超过90%。环境科学领域：使得大气污染的扩散过程模拟可能，并应用于城市规划等领域。能源科学领域：使得风力发电成为现实，并应用于工业和民用。土木工程领域：使得超大跨度桥梁和超高层建筑的风荷载计算越来越精确。……..固体力学：固体力学的