力學(xué)發(fā)展綜述

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1、1力學(xué)學(xué)科的戰(zhàn)略地位　　　　　　　　　力學(xué)是研究物質(zhì)機械運動規(guī)律的科學(xué)。自然界物質(zhì)有多種層次，從宇觀的宇宙體系、宏觀的天體和常規(guī)物體，細觀的顆粒、纖維、晶體，到微觀的分子、原子、基本粒子。通常理解的力學(xué)以研究天然的或人工的宏觀對象為主。但由于學(xué)科的互相滲透，有時也涉及宇觀或細觀甚至微觀各層次中的對象以及有關(guān)的規(guī)律。機械運動亦即力學(xué)運動是物質(zhì)在時間、空間中的位置變化，它是物質(zhì)在時間、空間中的位置變化，物質(zhì)運動的其他形式還有熱運動、電磁運動、原子及其內(nèi)部的運動和化學(xué)運動等。機械運動并不能脫離其他運動形式獨立存在，只是在研究力學(xué)問題時突出地考慮機械運動這種形

2、式罷了；如果其他運動形式對機械運動有較大影響，或者需要考慮它們之間的相互作用，便會在力學(xué)同其他學(xué)科之間形成交叉學(xué)科或邊緣學(xué)科。力是物質(zhì)間的可以說是力和運動的科學(xué)。1.1力學(xué)發(fā)展的回顧　　力學(xué)的發(fā)展始終是和人類的生產(chǎn)活動緊密結(jié)合的，3000多年前的墨經(jīng)上就有簡單的杠桿原理。在西方，古希臘的阿基米德對靜力學(xué)就有了一些系統(tǒng)的論述。這都與當(dāng)時的生產(chǎn)水平相適應(yīng)?！　?7世紀初，歐洲資本主義萌芽，科學(xué)掙脫神學(xué)的束縛而開始復(fù)蘇。伽利略是進行系統(tǒng)實驗研究的先驅(qū)，提出了加速度的概念和慣性原理。開普勒根據(jù)天文觀測資料總結(jié)出行星運動的規(guī)律。牛頓繼承和發(fā)揚了前人的成果，提出了

3、物體運動三定律和萬有引力定律?？梢?，至牛頓時代，力學(xué)形成了一門科學(xué)，同時推動了微積分的發(fā)展，其后，隨著歐洲逐步工業(yè)化，力學(xué)得到了很大的發(fā)展。上個世紀，力學(xué)已經(jīng)有了不少分支。例如與水利及城市給排水建設(shè)有關(guān)的水力學(xué)，與建筑、橋梁、道路等有關(guān)的材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)，與軍事有關(guān)的彈道學(xué)，以及理論性較強的理想流體力學(xué)，分析力學(xué)和彈性力學(xué)。與此同時，力學(xué)成了物理學(xué)的重要組成部分，并促進了數(shù)學(xué)的發(fā)展?！　×W(xué)的大發(fā)展開始于本世紀初。最突出的成就是流體力學(xué)中邊界層理論的提出。上個世紀水力學(xué)和理想流體力學(xué)得到了很大發(fā)展，前者緊密地結(jié)合工程實際，但含有不少經(jīng)驗成分；而后者理

4、論很完美，但不能計算物體在真實流體中運動時所受到的力。德國的普朗特(L.Prandtl)通過實驗觀察，發(fā)現(xiàn)流體的粘性在緊靠物體表面的一薄層中不能忽略，但在離物體稍遠處則完全可以忽略。根據(jù)這一思想，他提出了邊界層理論，圓滿地解決了在計算物體所受阻力和升力中所遇到的疑難問題，正是在這個基礎(chǔ)上，誕生了現(xiàn)代流體力學(xué)。有意思的是這種“邊界層”的現(xiàn)象后來發(fā)現(xiàn)在很多其他領(lǐng)域中也存在，同樣可以應(yīng)用普朗特的思想解決問題。同時這也促成了應(yīng)用數(shù)學(xué)中十分有用的“漸近匹配法”的發(fā)展?！　×W(xué)的飛速發(fā)展是伴隨著第一次大戰(zhàn)后航空工業(yè)的發(fā)展而進行的。盡管當(dāng)時幾乎所有的大生產(chǎn)部門都依賴

5、于力學(xué)理論的指導(dǎo)，但只有航空工業(yè)對飛機設(shè)計提出的輕、快、安全的高難度要求，才使得航空工業(yè)離開了力學(xué)寸步難行，從而極大地推動了空氣動力學(xué)，固體力學(xué)中的板、殼理論，結(jié)構(gòu)分析，塑性力學(xué)，疲勞理論的發(fā)展，而反過來，力學(xué)一旦形成一門科學(xué)，就會為完善本身學(xué)科的要求出發(fā)而提出眾多基礎(chǔ)問題。這些基礎(chǔ)研究的儲備，又大大縮短了解決實際問題的時間。從低速飛行到高速飛行的發(fā)展，就是一個極好的例子，一方面可壓縮流體力學(xué)的研究是不可壓流體力學(xué)的自然延伸；而另一方面，以普朗特、馮·卡門(T.von1力學(xué)學(xué)科的戰(zhàn)略地位　　　　　　　　　力學(xué)是研究物質(zhì)機械運動規(guī)律的科學(xué)。自然界物質(zhì)有多

6、種層次，從宇觀的宇宙體系、宏觀的天體和常規(guī)物體，細觀的顆粒、纖維、晶體，到微觀的分子、原子、基本粒子。通常理解的力學(xué)以研究天然的或人工的宏觀對象為主。但由于學(xué)科的互相滲透，有時也涉及宇觀或細觀甚至微觀各層次中的對象以及有關(guān)的規(guī)律。機械運動亦即力學(xué)運動是物質(zhì)在時間、空間中的位置變化，它是物質(zhì)在時間、空間中的位置變化，物質(zhì)運動的其他形式還有熱運動、電磁運動、原子及其內(nèi)部的運動和化學(xué)運動等。機械運動并不能脫離其他運動形式獨立存在，只是在研究力學(xué)問題時突出地考慮機械運動這種形式罷了；如果其他運動形式對機械運動有較大影響，或者需要考慮它們之間的相互作用，便會在力

7、學(xué)同其他學(xué)科之間形成交叉學(xué)科或邊緣學(xué)科。力是物質(zhì)間的可以說是力和運動的科學(xué)。1.1力學(xué)發(fā)展的回顧　　力學(xué)的發(fā)展始終是和人類的生產(chǎn)活動緊密結(jié)合的，3000多年前的墨經(jīng)上就有簡單的杠桿原理。在西方，古希臘的阿基米德對靜力學(xué)就有了一些系統(tǒng)的論述。這都與當(dāng)時的生產(chǎn)水平相適應(yīng)。　　17世紀初，歐洲資本主義萌芽，科學(xué)掙脫神學(xué)的束縛而開始復(fù)蘇。伽利略是進行系統(tǒng)實驗研究的先驅(qū)，提出了加速度的概念和慣性原理。開普勒根據(jù)天文觀測資料總結(jié)出行星運動的規(guī)律。牛頓繼承和發(fā)揚了前人的成果，提出了物體運動三定律和萬有引力定律?？梢姡僚ｎD時代，力學(xué)形成了一門科學(xué)，同時推動了微積分的

8、發(fā)展，其后，隨著歐洲逐步工業(yè)化，力學(xué)得到了很大的發(fā)展。上個世紀，力學(xué)已經(jīng)有了不少分支。例如與水