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一般力學是中國科技名詞。

世界三大漢語詞典分別是中國大陸的《 漢語大詞典[1]》(共13冊,5.6萬詞條,37萬單詞)、中國台灣的《 中文大辭典 》(共10冊,5萬詞條,40萬單詞)以及日本的《 大漢和辭典 》(共13冊,4.9萬詞條,40萬單詞)。漢字是記錄漢語的文字[2],它已有六千年左右的歷史,是世界上最古老的文字之一。

名詞解釋

一般力學(general mechanics)主要研究經典力學的一般原理及離散系統力學現象的學科。力學的分支。離散系統包括剛體、剛體系統及有限多自由度質點系。離散系統與連續系統不同,前者具有集中參數,而後者具有分布參數;前者的動力學方程是常微分方程,而後者是偏微分方程。在中國,一般力學這一學科名詞是20世紀50年代由蘇聯引入的。在西方國家,同樣內容的學科則稱為動力學、振動與控制。

一般力學包括靜力學、運動學和以牛頓力學為基礎的一切離散系統的動力學。除此而外,一般力學還研究某些與現代工程技術有關的新興學科,如外彈道學、陀螺力學、姿態動力學、多剛體系統動力學等。連續介質力學,如流體力學等通常不歸入一般力學範疇。

一般力學還包含分析力學、隨機振動、天體力學、機構學、調節原理等學科分支和研究領域。對象主要是有限自由度系統的運動及其控制,有時它包含一個或多個無限自由度子系統。包括運動穩定性理論、振動理論、動力系統理論、多體系統力學、機械動力學等,其中運動穩定性理論源出於對天體的形狀及軌道穩定性問題的研究。

發展簡史

在力學發展史中,一般力學發展得最早。從研究天體運動開始,到牛頓時代已經形成一門精確學科;其後J.拉格朗日、W.哈密頓等人建立的分析力學則達到了更完美的地步。一般力學的理論和方法是發展物理學及其他力學學科的理論基礎,工程技術中也有重要作用。一般力學已有許多分支學科,如天體力學、振動理論、控制理論、非線性動力學、多體系統動力學、近代分析力學等;還有密切結合工程實際及高科技的分支學科,如陀螺力學、機器人學、運動生物力學、飛行力學、軌道理論、航天器姿態動力學等。隨着科學技術的發展,一般力學的研究對象不再局限於離散系統。如多體系統動力學中的多柔體系統動力學,將系統中的剛體換成可變形的柔性體,並着重研究剛柔耦合問題;而航天器姿態動力學研究的充有液體推進劑的航天器中還出現剛、柔、液的耦合問題。非線性動力學中的混沌揭示了確定性系統中的內在隨機性,更使人們對豐富多彩的客觀世界的認識提高到一個新境界 [1]。

涵蓋對象

一般力學的研究對象是四種力學模型:質點、質點系、剛體、多剛體系統。除了靜力學和運動學外,一般力學的其他分支大都是以牛頓第二定律或與其等價的其他力學原理為基礎建立動力學基本方程,如牛頓方程、拉格朗日方程、正則方程等。將這些方程應用於離散系統時都得到常微分方程,求解時須用初始條件。另外,還可直接從力學的變分原理出發,用尋求極值的方法得到問題的解。

天體力學的研究對象和研究方法是同一般力學一致的,因此,在一般力學中包括開普勒定律、二體問題、三體問題、人造衛星運動等有關天體力學的內容。機構學為基礎應用學科,自動調節原理是近代新興技術學科,都包括在一般力學之中。

理論研究

20世紀中葉出現的自動控制理論,其思想及方法至今仍在許多學科中被引用。振動理論及機械動力學為廣義機械工業的發展解決了眾多的問題。動力系統理論則已成為目前方興未艾的非線性科學的重要組成部分。為分析運動穩定性及動力系統行為而形成的攝動法、分叉理論、非線性振動分析方法等不僅影響到力學其他分支,也影響到很多其它學科。在機械動力學中,系統地研究了轉子系統的動力學,使得目前極為廣泛使用的各種旋轉機械的設計製造成為可能。振動理論為消除各種機械的有害振動和噪聲提供了理論指導,否則諸如消除潛艇的噪聲和設計製造出噪聲很低乘坐舒適的現代轎車是不可能的。另一方面,各種利用有利振動的工程機械也被廣泛使用。

參考文獻