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出版者:科学

作者:闻邦椿

出品人:

页数:415

译者:

出版时间:2007-8

价格:48.00元

装帧:

isbn号码:9787030196064

丛书系列:

图书标签:

• 非线性振动
• 工程振动
• 振动理论
• 机械工程
• 动力学
• 控制工程
• 结构动力学
• 数值方法
• 系统辨识
• 混沌振动

经典力学基础：从牛顿到拉格朗日 作者：[此处填写一位虚构的资深物理学家姓名，如：张伟教授] 出版社：[此处填写一家具有历史底蕴的学术出版社名称，如：清华大学出版社] ISBN：[此处填写一组虚构的ISBN号] --- 内容提要 《经典力学基础：从牛顿到拉格朗日》是一部全面而深入的教材，旨在为物理学、工程学以及相关交叉学科的本科高年级学生和研究生提供坚实的理论基础。本书的核心目标是引导读者超越对牛顿定律的初级理解，系统地掌握从微观粒子到宏观系统的运动描述所必需的数学工具和物理原理。全书结构严谨，逻辑清晰，以发展和应用分析力学为纲领，同时辅以丰富的历史背景和现代物理学的应用实例。 本书摒弃了传统教材中过于碎片化的叙事方式，而是构建了一个从具体到抽象、层层递进的知识体系。我们坚信，理解经典力学的精髓，在于掌握其背后的数学结构，而非仅仅记忆公式。因此，本书在引入新的物理概念时，总是伴随着必要的数学推导和几何解释。 第一部分：牛顿力学的再审视与进阶 本部分致力于巩固读者对牛顿力学的理解，并将其提升到更具普适性的高度。 第一章：运动学的几何基础与约束 本章首先回顾了直角坐标系下的运动学，随后引入了更适合描述复杂系统的坐标系——柱坐标系和球坐标系。重点在于理解如何用微分几何的语言描述曲线运动，特别是加速度的分解。随后，本书深入探讨了“约束”在力学问题中的核心作用。我们将详尽讨论几何约束（如刚体约束、光滑面约束）的数学表达，并引入虚拟功原理，这是连接牛顿力学与更优美的分析力学体系的关键桥梁。虚拟位移的概念被引入，为后续拉格朗日力学的建立奠定了基础。 第二章：惯性系与非惯性系下的动力学 在系统地建立了牛顿第二定律（$mathbf{F}=mmathbf{a}$）的普适性后，本章将重点分析在加速参考系中引入的“假想力”。详细分析了惯性力（如离心力和科里奥利力）的来源、性质及其在地球物理、大气科学等领域的具体表现。通过大量的案例（例如，旋转台上的质点运动、炮弹的偏转），读者将学会如何在非惯性系中建立有效的动力学方程。对科里奥利加速度的详细讨论，将为后续角动量守恒的理解提供物理直觉。 第三章：动量、能量与守恒定律的深刻内涵 本章超越了简单的动量和能量守恒公式的应用，深入探讨了这些守恒量在对称性下的物理起源。首先，详细讨论了冲量与动量定理在碰撞问题中的应用，包括弹性、非弹性碰撞的分类及其能量损失分析。能量部分则从功和势能的定义出发，建立起一维和多维的保守系统模型。本书特别强调了能量积分的意义，并引入了哈密顿正则方程的早期雏形——通过对能量函数的分析来简化微分方程的求解。最后，本章通过诺特定理的启发式介绍，揭示了时间平移不变性与能量守恒之间的深层联系。 第二部分：分析力学的构建：拉格朗日力学 这是全书的核心与精华所在，目标是实现力学描述的“提纯”——从矢量运算的复杂性中解放出来。 第四章：广义坐标与约束力的消除 本章标志着分析力学的正式开端。首先，系统地介绍了广义坐标的概念，阐明其如何通过坐标变换有效地处理复杂的约束问题。我们将详细讨论坐标变换的数学要求（如雅可比矩阵），以及如何判断一组坐标是否为独立的广义坐标。随后，通过达朗贝尔原理，我们推导出在广义坐标系下，约束力可以被自然地消除，从而得到描述系统运动的最小方程组。 第五章：拉格朗日方程的推导与应用 基于达朗贝尔原理和对虚拟功的分析，本章严格地推导出了第二类拉格朗日方程： $$frac{d}{dt}left(frac{partial L}{partial dot{q}_i} ight) - frac{partial L}{partial q_i} = 0$$ 其中 $L = T - V$ 是拉格朗日量。本书将大量篇幅用于阐释 $L$ 的物理意义，并展示其在简化复杂系统动力学模型中的巨大威力。通过对单摆、双摆（作为一个非线性问题的引入）、滑动圆盘等经典案例的分析，读者将熟练掌握构建拉格朗日量并求解运动方程的方法。 第六章：守恒量、循环坐标与哈密顿量的引出 拉格朗日力学最强大的功能之一是直接揭示守恒量。本章聚焦于循环坐标（或称可忽略坐标）的识别，并利用拉格朗日方程的结构，证明了与循环坐标相关的广义动量（即正则共轭量）是守恒的。这些守恒量即是系统的初级守恒量。本章最后，通过对拉格朗日量进行勒让德变换，自然地过渡到哈密顿量 $H$ 的定义，并简要介绍其与能量的关系，为下一部分——哈密顿力学——打下坚实基础。 第三部分：几何与周期运动：刚体与振动初步 本部分将分析力学原理应用于更复杂的物理系统，侧重于运动的几何特性和周期性。 第七章：刚体运动学与欧拉角 刚体运动是三维空间中最具挑战性的力学问题之一。本章首先从刚体的运动学开始，引入转动张量和惯性主轴的概念，以简化刚体的质量分布描述。重点介绍欧拉角，阐明其作为描述刚体空间姿态的三个独立广义坐标的必要性与局限性。我们将详尽分析刚体绕定点转动和定轴转动的微分方程，如陀螺仪的章动和进动现象。 第八章：刚体动力学与欧拉方程 基于拉格朗日量（或牛顿-欧拉公式），本章推导出描述刚体绕质心运动的欧拉方程。我们将分析其在没有外力矩（自由陀螺）和有恒定外力矩（重力场中的陀螺）下的精确解和近似解。本章的分析将使读者深刻理解角动量在描述刚体运动中的不可替代性。 第九章：微小振动分析与矩阵方法 振动分析是工程力学中的核心内容。本章将拉格朗日力学应用于分析具有多自由度的保守系统。通过对平衡点附近的微小位移进行泰勒展开，我们构建了势能矩阵和动能矩阵。通过求解特征值问题（即 $det(mathbf{K} - omega^2 mathbf{M}) = 0$），读者将学会如何确定系统的固有频率和振型。本章内容侧重于理解耦合振动（耦合模式）的物理意义，而非涉及阻尼或非线性项。 总结与展望 《经典力学基础：从牛顿到拉格朗日》旨在提供一个连贯、严谨且具有高度物理洞察力的经典力学框架。本书的完成，标志着读者已经具备了使用分析力学工具解决复杂宏观系统问题的能力，并为进一步深入研究量子力学、统计力学以及现代场的理论奠定了不可或缺的基石。本书的叙述风格力求清晰、朴实，避免晦涩的术语堆砌，真正做到“基础扎实，举一反三”。

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这本《流体力学基础》简直是为我量身定做的教材！作为一名初入机械设计领域的新手，我对那些复杂的偏微分方程和边界条件总是感到无从下手。但这本书的编排方式却异常清晰。它没有一开始就抛出那些令人头疼的理论，而是从我们日常生活中常见的现象入手，比如水流过管道的阻力、飞机机翼的升力是如何产生的，逐步深入到纳维-斯托克斯方程的推导。作者的叙述语言非常平实，即使是初学者也能领会其中精髓。尤其值得称赞的是，书中的插图和算例都极为详尽，每一步的物理意义都解释得清清楚楚。我记得有一次在计算一个复杂截面的流量时卡住了很久，翻阅到书中的一个专门讨论“等效水力半径”的章节，那种豁然开朗的感觉真是太棒了。它不仅仅是一本工具书，更像是一位耐心的老师，引导你一步步构建起对流体世界的宏观认知。我强烈推荐给所有感觉“流体力学很抽象”的工程师和学生，这本书能帮你把抽象的公式转化为可触摸的工程实践。

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《计算流体力学（CFD）方法与实践》这本书以一种极具工程实操性的方式，将抽象的数值方法与复杂的物理模拟过程紧密结合了起来。与其他偏重于理论推导的CFD书籍不同，作者将大量的篇幅放在了数值格式的构建、网格生成策略以及收敛性问题的处理上。我特别赞赏它对有限体积法的细致讲解，从守恒律的离散化到通量计算，每一步的物理意义都阐述得非常透彻，特别是关于“高分辨率格式”如何避免数值耗散和振荡的讨论，非常具有指导价值。对于我们做气动外形优化的人来说，如何准确捕捉边界层分离和湍流模型的选择至关重要，这本书在这些应用层面的讨论非常深入，不像很多教材那样只是点到为止。它甚至详细介绍了如何编写自己的求解器框架，这一点对于希望深入理解算法细节的研究人员来说，是无价之宝。总而言之，这是一本从理论走向工程应用的完美桥梁。

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我抱着极大的期望翻开了《现代控制理论导论》，结果收获了比预期多得多的惊喜。这本书的视角非常新颖，它没有局限于传统的经典控制理论，而是花了大量的篇幅去阐述如何利用现代的系统观和先进的数学工具来解决复杂系统的控制问题。最吸引我的是它对“状态空间法”的深入剖析，作者通过对多输入多输出（MIMO）系统的分析，清晰地展示了现代控制理论在鲁棒性设计上的巨大优势。我尤其欣赏作者在讲解“可控性”和“可观测性”概念时所采用的矩阵代数方法，逻辑严密，推导过程一气呵成，让人感觉数学的美感与工程的实用性达到了完美的结合。与我之前读过的几本偏重于频域分析的书籍相比，这本书更强调时域内的系统行为预测与干预。对于正在从事航空航天姿态控制研究的同行们，这本书无疑是不可多得的案头必备参考书，它为我们理解和设计高精度、高可靠性的控制系统提供了坚实的理论基石和清晰的实践路径。

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我对《高级电路分析与设计》这本书的评价是：硬核，但绝对值得花时间啃下来。这本书的难度定位明显高于本科阶段的电路理论，它直击电子工程领域最核心的挑战——高频响应和非线性失真。作者在处理运放的非理想特性时，没有采用那种简化到失真的模型，而是引入了高阶极点和零点来精确描述带宽限制和瞬态响应，这对于设计射频前端和高速数据采集系统至关重要。书中的拉普拉斯和傅里叶分析部分也处理得非常到位，重点突出了它们在分析瞬态过程和频谱分析中的应用，而不是仅仅作为数学工具来展示。最让我觉得受益匪浅的是关于滤波器综合设计的部分，它不仅讲解了巴特沃斯和切比雪夫的理论推导，还提供了一套将理论转化为实际电路参数的系统化步骤。这本书需要读者具备扎实的数学基础和一定的电路经验，但一旦掌握，你在处理复杂模拟电路问题时的信心会倍增。

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不得不说，《材料科学与工程：原理与应用》这本书的深度和广度都令人印象深刻。我主要关注的是金属疲劳和断裂力学部分，而这本书在这方面的阐述达到了教科书级别的严谨。作者非常注重微观结构与宏观性能之间的内在联系，从晶格结构缺陷的形成，到强化机制的演变，再到最终材料在不同载荷条件下的失效模式，逻辑链条衔接得天衣无缝。我特别喜欢其中关于“相变”的那几个章节，它不仅仅停留在热力学相图的解读上，而是结合了实际冶金过程中冷却速率对最终组织的影响进行了详尽的讨论。很多以前在实验中观察到但无法用理论完全解释的现象，在这本书里都找到了清晰的物理解释。对于材料研发人员来说，这本书提供的不仅仅是知识，更是一种系统性的思维方式，指导我们如何从原子层面去设计具有特定功能的工程材料，而不是仅仅依靠经验试错。

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