力学-可能不是你想的那样
一、初识力学——物理关于对力学的认知,网上有这样一幅图画,形象的描述了很多人对力学的认识都是来源于物理。那么我们说的“力学”难道不是物理的力学?“是”也“不是”!
下面把两者作一简单(无需太严谨)对比:
二、力学是什么关于“力学”的定义,朋友们可以参阅另外一篇文章“力学科普-什么是力学”,这里只给出通俗易懂的简单定义:
力学是一门独立的基础与应用学科,是有关力、运动和介质(固体、液体、气体和等离子体)在宏、细、微观力学性质的学科。
力学研究以机械运动为主,所以通常定义力学是研究物体机械运动规律的科学。(机械运动是物质在时间、空间中的变化,包括移动、转动、流动、变形、振动、波动、扩散等)。
三、力学的特点力学是基础科学又是应用科学,是科学,而不是技术(尽管力学的发展与技术有密切联系)。
力学的基础性是由于力学有认识世界的根本任务,有推动自身发展的内在动力,又能为数学与自然科学的其它分支提供重要的支持,组成科学的总体。
力学的应用性是由于力学是工程技术和其它应用技术的基础,但不能代替它们。
四、力学的任务力学的根本任务:(从手段、方法和目的三个方面认识)
通过实验和观察、分析和数值计算(手段),为一个复杂的客观体系(许多乃至无穷多粒子或物质的集合)建立数学模型,取得对这个体系力学行为的深刻理解,包括对它们行为作出可靠而精确的预测(方法)。在这些认识的基础上,为应用技术提供概念、理论、方法、手段,一方面推动技术的发展(包括新技术的建立),一方面从应用中取得新的知识,进一步发展基础理论(目的)。
五、力学的研究方法☆ “理论”力学:从实践出发,经过抽象化、综合、归纳、建立公理,再应用数学演绎和逻辑推理而得到定理和结论,形成理论体系,然后再通过实践来验证理论的正确性。
☆ “工程”力学:(1)总结、掌握力学基本规律;(2)对工程实际问题进行分析研究,简化出力学计算模型;(3)利用力学基本规律,对简化出的计算模型进行分析计算,并在工程实践中加以应用和验证。
六、力学研究的手段☆ 理论(理性力学):用数学的基本概念和严格的逻辑推理研究力学中带有共性的问题。特点是强调概念的确切性和数学证明的严格性,并力图用公理体系来演绎力学理论。
☆ 实验(实验力学):应用实验的基本原理,结合力学的理论通过数学工具的推演,以实验为手段去研究结构物中的位移、应变和应力等力学量。
☆ 计算(计算力学):根据力学基本理论,利用计算机和各种数值方法,解决力学中的实际问题。它横贯力学的各个分支,不断扩大各个领域中力学的研究和应用范围,同时也在逐渐发展自己的理论和方法。
七、力学的作用(1)推动基础学科的发展…
(2)加速科学技术的进步…
八、力学的内容与分支力学学科有多种分类方法,一般将力学的主干学科分为一般力学、固体力学、流体力学、工程力学……。
一般力学主要研究物体的平衡、运动、及其动力学规律。
固体力学主要研究物体的受力与变形规律。
流体力学主要研究流体的静止、运动、受力及其动力学规律。
工程力学研究与工程密切相关的力学问题。
进入21世纪后,经典力学与纳米科技一起孕育了微纳米力学;将力学知识应用于生物领域产生了生物力学和仿生力学;……
近年来高速发展的量子力学,几乎完全颠覆了经典力学,牛顿定律不再适用,由此全新的科学应用,出现了全新的技术:纳米科技、激光、量子计算机、量子通讯、人工智能、……,这些都是近年来与力学学科发展相关的亮点。可以预料,随着社会的发展,力学学科与环境和人居工程等专业的学科交叉也将会进一步加强。
下面给出2009年版国家标准学科代码的力学分支内容(最新2016版中力学学科基本没有变化)。(3位数为一级分类,5位数为二级分类,7位数为三级分类)
参考文献与资料
1.苗同臣:《力学与工程概论》课程,2015-2020
2.《谈镐生文集》,北京:科学出版社,2006
3.武际可:力学史,重庆:重庆出版社,2000
4.钱令希、钱伟长、郑哲敏、林同骥、朱照宣:《中国大百科全书·力学》,中国大百科全书出版社,1985
5.国家自然科学基金委员会:《力学学科发展研究报告》北京:科学出版社,2007
6. “十二五”力学学科发展规划暨2011~2020年我国科学发展战略研究会议,2009年9月16日
7. 力学类微信公众号
8. 其它网络资源
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