理論力學總結

2022-08-03 16:27:05 字數 2386 閱讀 2715

姓名:黃亞敏班級0911物理學學號:2009110102 指導老師:夏清華

前言:學習一門課程很重要的乙個環節就是總結,這樣才能知道自己學到了什麼,還有那些不了解,還有哪些地方需要再進一步的學習,同時還可以總結出一些好的學習方法和學習習慣,這樣皆可以運用到其他方面上。

初看周衍柏《理論力學》一書,只覺得滿書全是數學公式,比如第一章質點力學中的極座標系中的速度、加速度的分量表示式,對我來說就是乙個大困難,怎麼就弄不明白為什麼

,,即曲線上的某點p的沿位矢方向的座標對時間t求導之後為另一方向單位向量,自己看的時候很不能理解,後來經過推導之後發現確實是這樣的,後來自己又推導一遍,發現是正確的,是數學上的微分運算因為我開始的錯誤理解是:與時間沒有關係,因為在直角座標系中,並沒有對求導,但是不同的是,在直角座標系中,單位向量,,是不變的,但在極座標中,單位向量,的量值雖然為1,但方向一直隨著位矢的方向的變化而變化,所以這裡的單位向量,是乙個變數。求得的速度加速度表示式為,,還可以用自然座標算出加速度,表示式簡單一些,但前提是要清楚曲線的曲率半徑,才會簡化加速度表示式,為,,通過不同的題目選擇不同的座標可以使計算更簡單。

對我來說,力學的一些定律一直都很熟悉,從最開始學物理的時候就能把一些力學定律背得很清楚,牛頓第二定律,動量定理和動量守恆定律,動量矩(角動量矩)定理和動量矩(角動量)守恆定律,動能定理和機械能守恆定律,但是使用起來的就需要更靈活的掌握了,首先要清楚使用每個定律的條件,通常可一分為兩條主線來研究

,,通過這幾個變化和題目中的條件判斷出動量和角動量是否為常量,在選擇使用哪乙個定律。

變換有質點——質點組

平面座標系——非慣性參考係(平動參考係)——轉動參考係

老師講課的時候,都是花了大力氣講的,第乙個是,這是重點,是學習理論力學的基礎,必須要講清楚,大概花了十幾個課時來講這方面的內容。同時第二,這也是個難點,要很熟練的掌握,需要真正的理解,否則只能是一頭霧水,我很清楚我在這一塊,尤其是平動參考係和轉動參考係有許多還不太清楚,

所以寫這方面的總結還要在下去看懂了才能寫出來,

這本書的重點和難點就是剛體力學,從它給出的的習題可以看出,夏老師在將這一章的時候沒有按照書上的編排順序講,首先講的是剛體的瞬心和質心的判斷,然後再講剛提的平面平行運動、剛提平動和繞固定軸的轉動、轉動慣量、尤拉角、剛體繞固定點的轉動。

平動——剛體各點的速度及加速度相同,但不一定是直線運動,。 有三個獨立變數(與質點相同)

定軸轉動——轉動軸上諸點不動,其它點都繞軸線上某點作圓周運動,定軸轉動只有乙個獨立變數。

平行於一平面的運動——各點均始終在平行與某固定平面的平面運動,可分解為平動及定軸轉動的組合,固有三個獨立變數

定點轉動——在運動中,剛體內只有一點始終保持不動,有三個獨立變數

一般運動——可視為平動與定點轉動的合成,有六個獨立變數

分析力學是我們學習《理論力學》這一書最新的地方,最有趣的地方,最難得地方,我寫的理論力學**也是關於這方面的,《經典物理與分析物理的部分比較》,雖然對這一部分並不是很懂,但是有一點點小的感悟。

在引入虛功原理時,作者是用牛頓力學中力學體系平衡條件推出的,後文再無討論。,分析力學的基礎,同時也是分析力學中僅有的物理意義較明顯的部分-虛功原理,是建立在牛頓力學基礎上的!讀者仍需把虛功原理作為最基本的假設,而後文的所有過程都將建立在這一假設基礎上。

推理過程只能說明牛頓力學與分析力學的相洽,並非像書中所暗示的那樣,分析力學需要牛頓力學為基礎,使牛頓力學加數學的產物。仔細考慮會發現,這兩者之間的根本區別便存在於虛功原理之中。現在來分析一下。

牛頓力學認為,只要力學體系所受力是確定的,那麼其下一刻的運動方向便是確定的,這是一種微觀上的確定論。反觀分析力學,不管是「虛功」定義還是對「虛功原理」的闡述以至達朗貝爾-拉格朗日方程的寫出,都一再強調其中虛位移的方向是在「所有可能方向上」的。在分析力學看來,力學體系即使所受力是確定的,其運動方向仍然(在很程度上)是任意的,真實運動的特殊性在於它滿足達朗貝爾-拉格朗日方程。

這原本是乙個可以讓人感覺很奇妙的事情,但在作者的寫法下完全失去了其應有的魅力。作者的意圖是讓分析力學建立於讀者所熟悉的物理基礎上,然而事實上,這種把分析力學作為牛頓力學推論的做法只會使分析力學由原本物理意義較弱完全淪為一種數學遊戲。事實上,以虛功原理為最基本假設,分析力學看起來會更有意思。

若不能領悟虛功原理,那麼對於後面虛功原理的積分形式-哈密頓原理便可能不會理解的特別好。哈密頓原理認為,兩個時間點內力學體系的可能運動方式是任意的,真實運動的特殊性在於其作用函式的積分具有穩定值。這種說法看起來更好想象,因為它有了時間的間隔,不必去想微觀上的虛位移。

而且這個結論也足夠吸引人,真實運動的作用函式積分後變分為零,是不是看起來很舒服,是不是會引人遐想-世界怎麼會以這種舒服的方式運轉呢?

仔細想想,就會發現哈密頓原理與(微分)虛功原理的共通之處-不事先考慮體系的運動方式,而是統統寫出來之後,再通過某種數學標準將之挑出。因為涉及所有可能方向,我把它叫做巨集觀確定性(在哈密頓原理中這種說法已接近字面義了),這是分析力學的特點所在,也是區別於牛頓力學的根本所在。

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