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出版者:上海交通大学出版社

作者:吴镇

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1999-6-4

价格:14.5

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isbn号码:9787313001931

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好的，以下是一份关于《理论力学（下册）》的图书简介。 --- 《理论力学（下册）》：从刚体动力学到连续介质的广袤世界 图书简介 《理论力学（下册）》是系统性学习经典力学体系的深度进阶之作。在全面掌握了质点和质点系动力学基础之后，本书将视角扩展至更为复杂和真实的物理系统，深入探讨了刚体运动的规律、变质量系统的动力学，并为理解场论和连续介质力学奠定了坚实的数学和物理基础。本书旨在培养读者运用高级数学工具（如微分方程、张量分析、变分法）来解决复杂力学问题的能力，是物理学、力学工程、航空航天等领域专业人士的必备参考书。 第一部分：刚体动力学的深度解析 刚体是理想化模型中的重要组成部分，它在宏观尺度上保持形状不变，是理解复杂机械系统运动的基础。本册的开篇即聚焦于刚体的运动学和动力学。 1.1 刚体运动的描述与描述 本书首先建立描述刚体运动所需的数学框架。不同于质点运动的简单三维坐标描述，刚体运动涉及平动和转动的复杂叠加。我们将详细介绍刚体姿态的描述工具，包括欧拉角（Euler Angles）及其在描述空间定向中的优势与局限性，以及更具数学优雅性和物理一致性的四元数（Quaternions）表示法。对刚体坐标系与惯性系之间进行精确转换的数学方法是后续动力学分析的前提。 1.2 刚体的运动学 运动学是研究运动与力无关的几何规律。本书将深入探讨刚体的瞬时速度和加速度场的分布。重点解析了刚体的瞬时旋转轴和瞬时转动中心的概念，这些概念是理解复杂滚转和摆动运动的关键。通过对角速度和角加速度的矢量分析，读者将能够精确描述任意时刻刚体上任意点的运动轨迹。 1.3 刚体动力学：转动惯量与动量 动力学的核心在于理解力和力矩如何引起运动的变化。在刚体动力学中，牛顿第二定律（$mathbf{F} = mmathbf{a}$）需要推广到力矩方程。本书详尽阐述了转动惯量张量（Moment of Inertia Tensor）的构建和物理意义。读者将学习如何通过主轴变换将惯量张量对角化，从而确定刚体的惯性主轴。 拉格朗日力学框架下的刚体动力学分析将是本书的重点。我们将推导和应用欧拉运动方程（Euler’s Equations），这是描述刚体绕质心定点转动的基本方程。欧拉方程在处理陀螺仪、飞轮等旋转机械的稳定性分析中具有不可替代的地位。 1.4 刚体绕定点的运动与陀螺运动 专门章节用于讨论复杂但物理意义明确的定点转动问题，例如自由陀螺（Heavy Symmetric Top）的运动。通过求解拉格朗日方程，我们将解析出进动、章动和自转这三种周期性运动的耦合关系。特别是对于对称刚体，本书将详细分析欧拉角速率与经典物理量之间的转换，以及在微小扰动下系统的稳定性（如陀螺的进动稳定性）。 第二部分：高级力学方法与变质量系统 在掌握了牛顿-欧拉框架后，本书引入更强大的分析工具——变分原理，并将其应用于变质量系统。 2.1 机械系统的变分原理 变分法是理论力学的核心支柱，它将微分方程的求解转化为寻找泛函的极值问题。本书将从 Hamilton 原理（最小作用量原理）出发，严格推导出欧拉-拉格朗日方程。我们将重点讨论在不同约束条件下（如完整约束、非完整约束）如何构造和应用拉格朗日函数。此部分内容是连接经典力学与量子力学、场论的桥梁。 2.2 约束与广义坐标 系统地回顾和深化了约束的数学描述，包括代数约束和微分约束。我们将探讨非完整约束（Nonholonomic Constraints）的引入对拉格朗日方程的影响，并介绍拉格朗日乘子法在处理这类问题时的应用技巧。 2.3 变质量系统的动力学 火箭、喷气式飞机等实际系统涉及质量随时间的变化。本书将专门处理变质量系统的动力学，例如推导火箭的齐奥尔科夫斯基方程（Tsiolkovsky Rocket Equation）。我们将通过引入额外的动量修正项，修正牛顿第二定律，并展示如何利用变分原理来处理这类复杂系统。 第三部分：向连续介质和场论的过渡 理论力学的终极目标之一是建立描述连续介质（如流体、弹性体）运动的基础。本部分是向更高级物理学的桥梁。 3.1 连续介质的描述 在描述连续介质时，粒子集合的概念被替换为占据空间某区域的介质微团。本书介绍了描述连续介质运动的两种基本观点：物质点系（Lagrangian）观点和空间区域（Eulerian）观点。重点分析了物质导数（Material Derivative）的物理意义，它是连接两种观点、表达介质中某物理量随时间变化率的关键工具。 3.2 连续介质的力学平衡与运动方程 本书推导了连续介质的质量守恒方程（连续性方程）和动量守恒方程（柯西运动方程）。我们将引入应力张量（Cauchy Stress Tensor）的概念，这是描述介质内部相互作用力的核心数学对象。应力张量的对称性以及其在不同坐标系下的转换规律将得到详细讨论。 3.3 基础的本构关系 为了求解运动方程，必须引入描述材料特性的本构关系。本书将简要介绍理想流体（牛顿流体和理想流体）和线弹性体的基本应力-应变关系，为后续学习流体力学和固体力学打下必要的理论基础。 总结 《理论力学（下册）》以严谨的数学推导和丰富的物理实例，将读者从牛顿力学的经典框架中提升到更广阔的分析力学和连续介质世界的入口。掌握本书内容，不仅意味着对经典力学知识体系的圆满完成，更意味着获得了运用高级分析工具解决工程和物理前沿问题的核心能力。本书的深度和广度，使其成为理论力学领域中不可或缺的经典教材。

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《理论力学(上册)》在处理“运动的描述”这一部分时，真是做到了面面俱到。作者从最基本的位移、速度、加速度开始，逐步深入到匀速直线运动、匀变速直线运动，以及曲线运动。我特别欣赏他对速度和加速度作为向量的引入，这让我明白了运动不仅有大小，还有方向，并且它们会随着时间发生变化。书中对抛体运动的分析，是我觉得非常精彩的部分。作者将抛体运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀变速直线运动，然后通过这两个方向的运动规律，来预测物体的运动轨迹。我曾反复研究过如何计算抛体运动的最大高度、射程以及飞行时间，这些都让我觉得理论力学具有强大的预测能力。而且，作者还介绍了圆周运动的描述，比如角速度、角加速度，以及向心加速度的概念，这为我理解更复杂的运动打下了基础。虽然有时候在处理曲线运动的瞬时速度和瞬时加速度时，我会觉得有些抽象，但书中提供的图形化解释，还是让我能够更直观地理解。

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拿到这本《理论力学(上册)》，我首先被它那沉甸甸的分量和一丝不苟的排版所吸引。翻开第一页，迎接我的是严谨的学术气息，那些清晰的定义、精准的公式，仿佛是学科的基石，奠定了我对力学世界的初步认知。作者的叙述风格，我感觉是一种循序渐进的引导，从最基本的概念入手，例如质点、刚体的定义，然后逐渐深入到运动的描述，比如位移、速度、加速度这些，每一步都衔接得恰到好处，让我在理解上不会感到突兀。我特别喜欢作者在讲解过程中，时不时穿插的经典力学例子，比如牛顿的万有引力定律，还有一些简单的机械运动分析，这些都极大地增强了我的学习兴趣。我尝试着去理解每一个公式的推导过程，虽然有些地方需要反复琢磨，但每当我攻克一个难点，那种豁然开朗的感觉是无比美妙的。这本书不仅仅是知识的堆砌，更像是一本引我入胜的武功秘籍，每一章的深入都让我感受到力量的增长。当然，作为初学者，我也会遇到一些理解上的瓶颈，比如在惯性参考系和非惯性参考系的区别上，我需要花费更多的时间去消化，但我相信，随着阅读的深入，这些都会逐渐明朗。总的来说，这本书为我打开了物理学的大门，我期待着在后续的学习中，能够更加深入地领略理论力学的魅力。

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在这本《理论力学(上册)》中，我特别欣赏作者在介绍相对论性力学时的切入点。虽然上册的重点还在经典力学，但作者在此处也为我们描绘了未来深入学习的方向。他用相对论的观点来审视牛顿力学的局限性，并简要介绍了光速不变原理和洛伦兹变换。我虽然还未深入理解这些内容，但作者的这种铺垫，让我对物理学的发展历程有了更宏观的认识。他对动量和能量在相对论框架下的修正，也让我看到了经典理论在高速运动情况下的不足。书中提及的质能方程 E=mc²，虽然篇幅不长，但其背后蕴含的物理意义却极其深远，让我对物质和能量的转化有了全新的思考。我期待在后续的学习中，能够更深入地探讨相对论力学的具体内容，理解它如何修正了经典力学的框架，并解释那些经典力学无法解决的现象。这本书的价值不仅仅在于传授知识，更在于激发我们对未知领域的探索欲。

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我特别喜欢这本书在阐述惯性定律时的严谨和清晰。作者并没有直接给出“惯性定律”这个名词，而是从“物体不受外力作用时会怎样”这个问题出发，引导读者去思考。他通过一些实验的设想，比如在光滑平面上运动的物体，说明了物体保持静止或匀速直线运动的趋势。这种循序渐进的引导方式，让我觉得学习过程非常自然。书中对“参考系”的讲解也十分到位，特别是对惯性参考系和非惯性参考系的区分，以及非惯性参考系中需要引入惯性力的概念。我曾反复琢磨过在加速运动的火车里，为什么会感觉有股力把自己推向后面，作者的解释让我明白了这是由于火车本身是非惯性参考系，需要引入惯性力来维持运动方程的形式。这些概念虽然抽象，但通过作者生动的描述和例子，我感觉自己能够逐渐把握其中的精髓。而且，作者还强调了惯性定律在整个力学体系中的基础地位，这让我对其重要性有了更深刻的认识。

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这本书在处理能量守恒定律时，真是做到了细致入微。作者首先从功和能的概念入手，清晰地定义了动能和势能，并详细阐述了功与动能变化的关系。我特别喜欢他对势能的分类和描述，无论是重力势能还是弹性势能，作者都给出了直观的解释和计算方法。在讲解机械能守恒时，他通过各种实际的例子，比如自由落体、单摆运动，展示了在保守力作用下，机械能是如何保持不变的。我曾经反复研读了关于弹簧振子能量转化的部分，理解了动能和势能是如何相互转化，而总的机械能却始终守恒的。此外，作者在引入非保守力（如摩擦力）时，也说明了它们如何影响机械能，并提出了能量损失与转化为热能等形式的观点。这让我明白了为什么在实际情况中，机械能往往不是守恒的，而是会逐渐减少。虽然有时候在计算含有非保守力的问题时，我还会遇到一些困难，但作者提供的解题思路和步骤，还是给了我很大的启发。总的来说，这本书对能量守恒的讲解，不仅让我掌握了理论知识，更让我对能量的转化和守恒有了更深刻的哲学思考。

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读完《理论力学(上册)》的某个章节，我有一种醍醐灌顶的感觉。作者在处理牛顿运动定律的部分，简直是教科书级别的讲解。他没有直接给出抽象的公式，而是从实际的观察出发，比如苹果落地，行星绕日，然后引出受力分析的重要性，再到第一、第二、第三定律的阐述，每一步都显得那么自然而然。我尤其欣赏他对“力”的定义和分类，无论是接触力还是非接触力，书中都给出了清晰的界定和直观的例子。在解决动力学问题时，作者强调了建立坐标系、受力分析图以及列出运动方程的步骤，这些方法论的指导，让我觉得解决力学问题不再是漫无目的的尝试，而是有章可循的科学探究。我还注意到，作者在讲解动量守恒和能量守恒时，巧妙地联系了前面讲到的牛顿定律，展示了这些定律的普适性和重要性。我曾反复阅读关于碰撞的案例分析，从弹性碰撞到非弹性碰撞，每一种情况的分析都非常细致，让我对动量守恒在其中的应用有了更深的理解。虽然某些概念，比如冲量和动量的关系，初读时可能会有些抽象，但通过书中提供的例题和练习，我逐渐掌握了其中的精髓。这本书的编排也非常合理，每个章节的知识点都循序渐进，难度逐渐增加，让我能够一步步建立起扎实的理论基础。

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这本书对于“力”的深入探讨，让我受益匪浅。作者不仅介绍了各种常见的力，比如重力、弹力、摩擦力，还详细阐述了它们各自的特点和作用。我特别喜欢他对摩擦力的分类和分析，从静摩擦到动摩擦，再到滚动摩擦，作者都给出了详尽的解释，并强调了摩擦系数这个概念。在讲解这些力的过程中，作者还穿插了大量的实际应用案例，比如杠杆原理、滑轮组的工作方式，这些都让我觉得理论知识与实际生活紧密相连。我曾尝试着去理解不同材料的摩擦系数差异，以及它在工程设计中的重要性。而且，作者在讲解力的合成与分解时，运用了向量的知识，这让我明白了力的多方向性以及如何通过数学方法来处理复杂的力的作用。虽然有时候在进行力的分解和合成时，我会遇到一些计算上的困难，但书中提供的图形分析方法，还是给了我很大的帮助。总的来说，这本书对“力”的全面解析，为我构建了一个坚实的力学基础。

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这本书的某些部分，特别是关于刚体转动和角动量的章节，让我大开眼界。作者对刚体概念的引入，以及与质点的区别，是理解后续内容的基础。他详细解释了转动惯量这个概念，以及它与物体质量分布之间的关系，这比我之前对惯性的理解要深刻得多。书中关于角速度、角加速度的定义和运算，以及它们与线速度、线加速度的联系，都处理得非常到位。我特别喜欢作者在讲解转动定律时，引入的“力矩”这个概念，以及它与角动量变化率的关系。这就像是线性运动中的力与动量的关系一样，是描述转动性质的核心。书中的一些例子，比如轮子的转动、陀螺的稳定性，都让我对这些抽象的理论有了更直观的认识。我尝试着去计算一些简单刚体的转动惯量，虽然有些积分计算对我来说还比较吃力，但作者提供的表格和一些简化的方法，极大地降低了学习的门槛。而且，在理解角动量守恒定律时，我发现它在天体运动、花样滑冰等许多领域都有着广泛的应用，这让我对理论力学的强大之处有了更深的体会。总的来说，这本书在刚体动力学这块的内容，对我来说是一个全新的领域，充满了挑战，但也带来了巨大的收获。

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在学习这本书的过程中，我特别对作者在讲解“动量”和“冲量”时的逻辑非常赞赏。他首先引入了动量的概念，将其定义为质量和速度的乘积，并强调了动量是描述物体运动状态的一个重要物理量。我喜欢作者通过碰撞的例子来阐述动量的变化，比如球与墙的碰撞，或者两球之间的碰撞。他详细解释了冲量等于动量变化量的关系，并说明了冲量是力在一段时间内的累积效应。我曾反复思考过，为什么在短时间内用较大的力作用于物体，与在长时间内用较小的力作用于物体，如果产生的动量变化量相同，那么它们的效果会有什么区别。作者的解释让我明白了，在某些情况下，减小碰撞时间可以有效地减小冲击力，这在工程设计中非常重要。而且，作者还强调了动量守恒定律的重要性，并将其应用于各种物理现象的分析，这让我看到了动量在力学研究中的核心地位。虽然有时候在计算复杂的碰撞问题时，我还需要更多的练习，但这本书为我提供了清晰的思路和方法。

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关于这本书，我印象最深刻的是它在处理振动和波动的章节。作者从简谐振动的基本模型出发，详细阐述了位移、速度、加速度随时间变化的规律，以及振幅、周期、频率这些关键参数。我特别喜欢他对正弦函数在描述振动中的作用的解释，这让我对周期性运动的数学模型有了清晰的认识。书中还引入了恢复力、阻尼力等概念，并分析了它们对振动的影响，这使得我对实际生活中的振动现象有了更深刻的理解。在讲解波的传播时，作者区分了横波和纵波，并详细解释了波长、波速、频率之间的关系。我曾尝试着去理解声波和光波的传播机制，虽然这本书主要集中在机械波，但其原理的通用性让我受益匪浅。我最喜欢的部分是作者在讲解叠加原理时，所用的双缝干涉的例子，这让我对波的干涉和衍射现象有了初步的认识，也为我后续学习光学打下了基础。当然，对于一些微分方程的求解，我还需要加强练习，但书中提供的分析方法和图形解释，确实起到了很大的帮助作用。这本书让我觉得，看似复杂的物理现象，通过理论力学，都可以用简洁的数学语言来描述和预测。

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