生物力学

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出版者:湖南科学技术出版社
作者:[美] 冯元桢
出品人:
页数:472
译者:戴克刚
出版时间:1986-12
价格:5.05元
装帧:平装
isbn号码:
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具体描述

《力学万象:从微观粒子到宏观宇宙的运动解析》 这是一部深入探索力学原理如何贯穿物质世界一切运动的百科全书式著作。本书并非聚焦于某个特定领域,而是以宏大的视角,系统性地剖析力学概念的演变、核心定律的构建及其在自然界与工程技术中无处不在的应用。 内容概述: 本书开篇将带领读者追溯力学的起源,从古希腊亚里士多德对运动的初步观察,到牛顿力学体系的建立,再到相对论和量子力学对经典力学疆界的拓展,勾勒出人类对运动理解的波澜壮阔的历程。我们将深入探讨经典力学的基石——牛顿三大运动定律,并从理论层面解析惯性、力和运动状态改变之间的根本联系。书中会详细阐述功、能、动量等关键概念,以及它们在各种力学现象中的守恒与转化。 随后,本书将视角转向更广泛的力学分支。我们将探索振动与波的产生机制、传播方式及其普遍性,从声波的传递到电磁波的性质,揭示它们如何影响我们感知世界的方式。流体力学部分将细致讲解流体的静止与流动特性,包括粘性、压强、伯努利原理等,并展示其在天气预报、航空航天、船舶设计等领域的关键作用。弹性力学将深入解析材料在外力作用下的变形与恢复,探讨应力、应变的概念,以及材料的强度、刚度和韧性,为理解结构设计和材料科学奠定基础。 本书的另一重要章节将聚焦于更精密的力学分析工具和方法。读者将学习如何运用微积分和矢量分析来精确描述和计算物体的运动轨迹和受力情况。有限元分析等现代计算力学技术也将被引入,展示如何通过数值方法解决复杂的工程力学问题。 亮点与特色: 跨学科的广度: 本书不局限于物理学范畴,而是将力学原理的触角延伸至天文学(行星轨道、宇宙结构)、地质学(板块运动、地震波)、材料科学、工程学(机械设计、土木工程、航空航天)、甚至气候学(大气环流、洋流)等多个领域,展现力学作为一门基础学科的普适性。 概念的清晰阐释: 尽管涉及深奥的力学原理,本书力求用清晰、直观的语言进行解释,辅以大量的图示、实例和思想实验,帮助读者建立对抽象概念的深刻理解,而非仅仅停留在公式的记忆。 历史的深度挖掘: 通过追溯力学概念和理论的发展历程,本书不仅传递了知识,更展现了科学思想的演进和科学家的智慧,让读者体会到科学研究的魅力。 实际应用的丰富展示: 书中不乏对力学原理在现实世界中应用的精彩案例分析,从日常生活中我们习以为常的现象,到尖端科技的背后支撑,让读者认识到力学知识的实用价值。 激发探索欲的结构: 本书的章节设计循序渐进,从基础到进阶,从理论到应用,旨在引导读者逐步建立起对力学世界的全面认识,并激发进一步探索的兴趣。 适合读者: 无论您是物理学、工程学、数学等相关专业的学生,希望系统性地梳理和深化力学知识,还是对自然界的运动现象充满好奇,渴望理解其背后的科学原理的普通读者,本书都将为您打开一扇通往力学世界的大门。本书同样适合作为工程师、研究人员以及任何需要理解和应用力学概念的专业人士的参考资料。 《力学万象》将带您踏上一场关于运动的史诗级探索,让您深刻领略力学这门古老而又充满活力的学科,如何塑造了我们所处的这个充满动态的宇宙。

作者简介

作者简介

冯元桢先生,江苏无锡人,1919年生。早年在重庆中央大学毕业并取得硕士学位。1945年赴美。在加州理工学院获得航空学与数学博士学位,此后长期在该院担任教授。1966年到加州大学(圣地亚哥)任教授,创办了该校的生物医学工程事业。

冯元桢先生的卓越贡献涉及到流体力学、固体力学、生物力学以及工程应用和健康事业。他勤勉治学,著作等身,曾发表论文二百余篇,以其见解的新颖和思维的缜密而受到国际学术界的推崇。已出版长篇专著八部,其中《空气弹性理论》、《固体力学基础》、《连续介质力学导论》早已为人熟知。近年的新作《活组织的力学特性、《血液循环》、以及《流动、运动、应力和生长》,被生物力学界誉为经典著作,已译为多种文字。他的成就使他获得了国际微循环学兰德斯奖、美国土木工程学冯·卡门奖、美国生物医学工程学勒斯尼尔奖、美国机械工程学森坦尼奥奖和沃尼尔奖。被选为美国国家工程科学院院士。先后任美国生物医学工程学会主席、全美力学学会主席、国际流变学学会副主席、《生物力学工程学报》和《生物流变学学报》的编委。

冯元先生是一位教育家。他的学生遍布世界各国,不少人已成绩斐然。他严谨的治学态度和谦诚的风范,使他成为后辈的楷模。

冯元桢先生关心祖国的四化建设,近十年来,他多次到中国各地讲学、指导、调查访问,为推动中国生物医学工程事业的发展而奔忙。尤以1979年秋的武汉讲习会,对中国生物力学的开展具有深远影响。他在这次讲习会的讲稿已被搜集成书,在国内出版。他在加州大学的实验室曾先后接待多名中国学者,进行长期或短期的训练和学习。华中工学院、重庆大学、江苏化工学院等校聘请他为名誉教授。

目录信息

1前言:历史梗概和学科范围
§1.1何谓生物力学1
§1.2历史渊数2
§1.3介绍一个名字7
§1.4生理学中的力学问题9
§1.5生物力学对健康科学有何贡献11
§1.6我们的研究方法14
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2本构方程的意义
§2.1引言25
§2.2应力26
§2.3应变30
§2.4应变率36
§2.5本构方程37
§2.6无粘性流体37
§2.7牛顿粘性流体38
§2.8虎克弹性固体40
§2.9温度的影响42
§2.10具有更复杂力学性能的材料48
§2.11粘弹性体47
§2.12粘弹性体对于简谐激励的响应54
§2.13粘弹性模型的应用57
§2.14试验方法64
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3血液的流动特性70
§3.1血液流变学: 概述70
§3.2本构方程76
§3.3血液在圆管内的层流运动82
§3.4血液粘性产生原因的推测91
§3.5红血球与固态壁之间的流体——机械作用100
§3.6凝结102
§3.7血液流变学在医学上的应用104
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4红血球及其可变形性115
§4.1引言115
§4.2人类红血球的尺寸和形状118
§4.3极值分布124
§4.4红血球(RBC)的可变形性128
§4.5红血球弹性的理论分析130
§4.6细胞膜的实验138
§4.7红血球膜的弹性149
§4.8红血球膜的模型153
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5微血管内的血液流变学问题157
§5.1引言157
§5.2表观粘度和相对粘度158
§5.3血管尺寸对血液表观粘度的影响: Fahraeus -Lindqvist效应165
§5.4在相当细的刚性管道中悬浮粒子的分布169
§5.5红血球在紧配管中的运动169
§5.6在非常窄细的管道中Fahraeus-Lindqvist效应的逆转176
§5.7非常细的管道中的血球容积比180
§5.8理论研究189
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6生物粘弹性流体198
§6.1引言198
§6.2测试方法和数据表示201
§6.3原生质206
§6.4呼吸道内的粘液207
§6.5唾液211
§6.6子宫颈粘液和精液212
§6.7关节液21488
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7生物粘弹性固体222
§7.1引言222
§7.2一些弹性材料223
§7.3胶原280
§7.4弹性变形的热力学242
§7.5在单轴加载下组织的特性247
§7.6软组织的准线性粘弹性254
§7.7增量定律,拟弹性概念269
§7.8软组织的双轴加载273
§7.9三维应力——应变状态描述276
§7.10皮肤的本构方程281
§7.11广义的粘弹性关系286
§7.12余能函数应力——应变函数的反演287
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8血管的力学特性297
§8.1引言297
§8.2血管的力学特性与其组成材料的成份和结构之间的关系298
§8.3单轴载荷下动脉的性质303
§8.5拟弹性应力一应变关系的数学表达314
§8.6动态实验: 波的传播320
§8.7小动脉322
§8.8毛细血管325
§8.9静脉329
§8.10对应力的长期响应335
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9骨骼肌343
§9.1引言343
§9.2肌肉的功能排列344
§9.3骨骼肌的结构346
§9.4肌肉作用的滑移元理论349
§9.5单个抽动和波动叠加350
§9.6骨骼肌束的收缩351
§9.7强直性痉挛肌肉的Hill方程352
§9.8Hill的三元素模型358
§9.9其它的方法367
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10心肌374
§10.1引言: 心肌和骨骼肌细胞的区别374
§10.2未受刺激的心肌的性质379
10.3激活心肌的特性388
§10.4长度较短、可忽略静息张力的活性肌肉389
§10.5在使静息张力显著的长度范围内受刺激的乳突肌397
§10.6心肌力学和整个心脏的性质398
====
11平滑肌403
§11.1平滑肌的种类403
§11.2收缩机构406
§11.3平滑肌有节律的收缩409
§11.4静息平滑肌的性质:输尿管415
§11.5静态平滑肌: 结肠带421
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12骨和软骨435
§12.1骨的力学性质435
§12.2骨是有生命的器官442
§12.3骨的功能适应性446
§12.4骨中的血液循环451
§12.5软骨454
§12.6关节软骨的粘弹性455
§12.7关节软骨表面的润滑特性462
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本《生物力学》给我带来的冲击,不仅仅是知识上的,更是一种认知上的颠覆。在阅读之前,我总觉得身体的每一个动作都是由“意识”直接驱动的,而这本书则让我看到了隐藏在意识之下的庞大而精密的力学网络。作者以极其清晰的逻辑,将我们身体的各个组成部分,如骨骼、肌肉、韧带,甚至是软骨和肌腱,都置于一个动态的力学系统中进行考察。我尤其沉迷于书中对人体关节活动范围和力矩的分析,它解释了为什么我们的身体在某些方向上更加灵活,而在另一些方向上则相对受限,以及在进行力量训练时,如何通过改变角度来最大化肌肉的募集。更让我着迷的是,作者还将一些基础的物理定律,如牛顿运动定律、功、能、功率等,巧妙地融入到对人体运动的解释中。当我读到关于人体在不同速度和阻力下能量消耗的分析时,我开始理解为什么长跑和短跑的训练方式截然不同。这本书让我意识到,每一个看似简单的动作背后,都蕴含着深奥的物理原理,而对这些原理的理解,能够极大地帮助我们优化运动表现,预防运动损伤,甚至对我们理解运动康复和康复训练的科学性有了更深刻的认识。

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《生物力学》这本书,如同一位博学的向导,引领我深入探索了人类身体这个最神奇的“机械装置”。作者的叙述方式非常独特,他没有直接抛出枯燥的公式,而是从生活中最熟悉的场景切入,然后层层递进,揭示其中的科学奥秘。我特别喜欢书中关于人体在承受静态负荷时,如站立或坐着,身体各部位如何分配压力,以及脊柱的生理弯曲在其中扮演的角色。当我读到关于椎间盘在承受压力时的变形和恢复过程时,我深刻体会到了保持良好坐姿的重要性。书中还对人体在动态运动中的力学分析做了非常细致的描述,比如在进行举重训练时,不同肌肉群的发力顺序和协同作用,以及如何通过调整动作的幅度来最大化力量输出。我曾以为力量的增长只与肌肉的体积有关,但这本书让我明白,更科学的发力方式和对身体力学结构的理解,同样至关重要。它让我开始思考,为什么有些人能够举起更重的重量,不仅仅是因为他们更强壮,更是因为他们更懂得如何运用身体。这本书不仅仅提供了知识,更是一种关于如何更好地理解和运用我们身体的哲学启示。

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在阅读《生物力学》的过程中,我时常被作者的洞察力所折服,他能够将那些看似微不足道的身体细节,上升到重要的生物力学原理高度。例如,在讲解手部精细动作时,书中对指关节的弯曲力矩,以及稳定肌群的作用进行了细致的描述。这让我开始关注到,即使是最简单的拿起笔写字,背后也蕴含着如此复杂的力学协调。书中还对人体在承受不同类型应力时,骨骼和软组织的反应进行了详细的分析,比如长时间的重复性运动可能导致的劳损,以及如何在训练中通过调整负荷和休息来避免这些问题。我曾以为运动损伤总是突发的,但这本书让我明白,很多损伤是由于长期不当的生物力学应力累积所致。它不仅让我更加重视热身和拉伸,更让我学会了如何通过科学的训练方法,来增强身体的“抗压能力”。这本书不仅仅是关于“如何动”,更是关于“如何持续地、健康地动”,它让我从一个更加宏观和长远的视角,去规划我的运动生涯和生活方式。

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从《生物力学》这本书中,我获得的不仅仅是关于人体运动的知识,更是一种对生命体精妙设计的由衷赞叹。作者以一种极其严谨却又不失趣味的方式,将看似复杂的力学原理,巧妙地与人体结构和功能相结合。我尤其被书中对不同运动模式下人体生物力学特性的详尽阐述所吸引。例如,在分析跑步时的蹬地反作用力时,作者详细剖析了足部、踝关节、膝关节和髋关节是如何协同工作,将地面提供的支撑力转化为前进的动力,并在这个过程中如何承受和分散巨大的冲击力。书中对不同类型运动损伤的生物力学成因的解读,也让我对预防损伤有了更深刻的认识,我明白了为什么某些动作容易导致某类损伤,以及如何通过调整技术和加强特定部位的肌肉力量来规避风险。此外,书中还对生物材料的力学性能进行了探讨,比如骨骼的抗压性,肌腱的拉伸性,以及软骨的弹性,这些都让我对构成我们身体的每一个组成部分的“智慧”感到惊叹。这本书让我开始以一种更加科学、更加系统的方式去理解自己的运动,去优化我的训练计划,去更好地保护我的身体,因为它揭示了身体运作最本质的规律。

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《生物力学》这本书,对我而言,是一次与自身潜能的深度对话,它用科学的语言,为我解锁了身体隐藏的无数可能性。我一直对运动,尤其是那些需要技巧和力量的运动充满好奇,而这本书则为我提供了一个全新的分析框架。作者在描述运动中的受力分析时,将人体比作一个精密的机械系统,但又赋予它生命的活力。我特别喜欢书中对“杠杆原理”在人体运动中的应用解析,它解释了为什么有时候,即使我们的肌肉力量不如对手,也能通过巧妙运用身体的结构,达到事半功倍的效果。例如,在投掷或挥杆运动中,如何通过身体的协调发力,将力量沿着一条链条传递,最终实现最大的输出。书中对人体稳定性和平衡的探讨也让我受益匪浅,它揭示了核心肌群在维持身体稳定方面起到的关键作用,以及我们如何在动态运动中不断调整重心以保持平衡。我开始意识到,很多我们在生活中遇到的“小毛病”,比如腰酸背痛,可能都与我们身体力学平衡的失调有关。这本书不仅仅是教授知识,更是在引导读者去重新审视自己的身体,去理解身体的语言,并学会如何与身体和谐共处,发挥出其最大的潜能。

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《生物力学》这本书,就像一位技艺精湛的匠人,用他的专业知识和细腻笔触,为我雕刻出一幅关于人体运动的宏伟画卷。我一直对人类身体的复杂性感到好奇,而这本书无疑为我揭示了其中最令人着迷的部分——力的作用与身体的反应。作者在讲解人体在行走、跑步、跳跃等基本运动模式时,剖析得极为透彻,从步态的周期性分析,到每一次蹬踏和落地时骨骼和关节所承受的载荷,再到肌肉如何在不同阶段发挥作用,每一个细节都被描述得栩栩如生。我尤其对书中关于“生物机械优势”的探讨印象深刻,它解释了为什么某些运动技巧能够在不增加额外负担的情况下,显著提高运动效率。我曾以为这只是天赋,但现在我明白,很多时候是顺应了自然的力学规律。书中对人体工程学的触及也让我耳目一新,它不仅仅局限于竞技体育,更延伸到我们日常的工作环境和生活用品设计。例如,如何设计一把舒适的椅子,如何安排工作台的高度,这些看似微不足道的细节,都与生物力学原理紧密相连,直接影响着我们的健康和效率。这本书让我开始用一种全新的、更具科学性的眼光去看待自己的身体,以及我们周围的一切,感觉就像是获得了一把开启理解世界奥秘的钥匙。

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阅读《生物力学》的过程,对我来说更像是一次深入的“自我解剖”,只不过是通过文字和图示,以一种全新的视角审视这个我赖以为生的躯体。作者的笔触细腻而富有洞察力,他没有将生物力学描绘成一堆冰冷的数字和方程,而是将它融入到我们身体最细微的运作之中。例如,在讲述骨骼的承重能力时,我被书中对骨密度、骨骼结构以及应力分散机制的详细阐述所震撼。我开始思考,为什么我的某些关节在长时间站立后会感到疲劳,是否与我日常的姿势习惯有关?书中的分析让我对这些问题有了更深层次的理解,并开始有意识地去调整自己的体态。更让我惊喜的是,这本书还深入探讨了生物组织在承受外力时的变形和恢复特性,比如肌腱的弹性和肌肉的收缩机制。我之前总觉得肌肉只是一个简单的“拉动”装置,但读完相关章节后,我才了解到肌肉纤维是如何通过复杂的生化过程产生力量,又是如何在放松后迅速恢复原状的。作者甚至还涉及了生物材料的力学性能,例如软骨的减震作用,这让我不禁联想到,那些对我们身体至关重要的组成部分,是如何在日复一日的磨损中保持其功能的。这本书不仅仅是关于“如何动”,更是关于“为何能动”以及“如何更好地动”的深度解析,它让我对生命体本身的设计哲学产生了新的敬畏。

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这本《生物力学》真是一次令人着迷的探索之旅,它以一种我从未想过的方式,重新定义了我对人体运动和结构的理解。书中的每一个章节都像打开了一扇新的大门,让我得以窥见那些隐藏在每一次呼吸、每一次跳跃、每一次行走背后的精妙物理原理。作者并没有简单地堆砌复杂的公式和枯燥的理论,而是通过生动形象的比喻和贴近生活的实例,将抽象的生物力学概念变得触手可及。我尤其喜欢书中关于关节运动的章节,它详细解析了骨骼、肌肉、韧带和肌腱是如何协同作用,以最小的能量消耗实现最有效率的运动。当我读到关于人体在不同姿态下重心变化的描述时,我能想象出运动员如何在赛场上精准地控制自己的身体,又如何在受伤后通过康复训练重新找回平衡。书中的插图更是画龙点睛,那些清晰的解剖图和运动轨迹示意图,让我能够直观地理解那些复杂的力学关系。我曾以为生物力学是运动员和医生才需要了解的专业领域,但这本书让我意识到,它其实是与我们每个人息息相关的科学。它不仅能帮助我更好地理解自己的身体,还能启发我在日常生活中如何更科学地进行锻炼,如何避免运动损伤,甚至是如何更好地设计工作和生活空间,以适应我们身体的自然需求。这本书的价值远不止于知识的传授,更在于它唤醒了我对自身潜能的认知,让我对生命本身的智慧感到由衷的赞叹。

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这本《生物力学》的阅读体验,对我来说,是一场关于“运动的本质”的深度挖掘,它用一种令人信服的科学逻辑,解构了每一个运动动作。作者在阐述人体关节的运动学时,不仅仅描述了运动的轨迹和范围,更深入分析了驱动这些运动的力学因素。我尤其对书中关于“力量传递链”的论述印象深刻,它解释了在像网球挥拍或棒球挥棒这样的复杂运动中,力量是如何从下肢、躯干,再到上肢和手臂,逐步放大并传递到最终的击球点。这让我明白了为什么很多教练强调“全身发力”。书中对人体在不同速度下的生物力学反应的分析,也让我对运动表现有了新的认识。例如,在短跑冲刺阶段,身体如何在极短的时间内产生巨大的加速度,以及在这个过程中,肌肉收缩的速度和力量是如何达到最优配合的。这本书不仅仅是提供信息,它更像是在教我一套全新的“读懂身体”的语言,让我能够从更深层次去理解运动的魅力,去优化自己的训练,去追求更高的运动表现。

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《生物力学》这本书,给我最深刻的感受是,原来我们的身体,是我们所能接触到的最令人惊叹的“工程奇迹”。作者以一种极其清晰且富有条理的方式,将人体这个复杂的生命系统,置于物理学的宏观视角下进行审视。我特别被书中对人体在不同重力环境下的力学适应性研究的探讨所吸引。虽然我身处地球,但我读到关于宇航员在失重环境下身体会发生的变化,以及他们在重返地球后需要进行的生物力学康复训练,让我更加理解了重力对我们身体结构和功能的影响。书中对运动过程中能量代谢和效率的分析,也让我对“偷懒”有了新的理解。它解释了为什么在某些情况下,身体会采取更经济的方式来完成运动,而这背后正是生物力学优化策略在发挥作用。我开始意识到,很多时候,所谓的“懒惰”,可能是身体在遵循更高效的能量分配原则。这本书让我对生命体的适应性和智能化有了更深的敬畏,它不仅仅提供了科学知识,更是一种关于如何与身体协同工作,实现最佳状态的实用指南。

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