普通高等院校土木专业"十二五"规划精品教材:理论力学.pdf

普通高等院校土木专业
 

书籍描述

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《理论力学》(第二版)是根据当前应用型本科专业的生源特点和实际情况,根据国家教育部颁布的高等院校工科非力学专业理论力学课程教学的基本要求,结合编者多年的教学经验和前期出版教材经验编写而成的,教材可满足56-80学时的理论力学课程的教学需求。

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《理论力学》(第二版)注重科学性、实用性、普适性,对繁琐的数学论证力求从简,注重与工程实际相结合,为土木工程或其他相关专业后续课程打下基础。

作者简介
李明宝,1969年生,东北林业大学土木工程学院教授,博士后,岩土工程学科带头人。长期从事理论力学、工程力学、岩土工程等专业的本科、硕士生的教学与培养研究工作。主要研究方向为力学和岩土工程方面的研究工作。主持黑龙江省自然基金、黑龙江省博士后基金、哈尔滨市青年创新基金、科技部创新基金等课题,发表文章30余篇,出版专著、教材多部。

目录
第1篇 静力学
引言
第1章 静力学公理和物体的受力分析
1.1 静力学公理
1.2 约束与约束力
1.3 物体的受力分析和受力图
【本章要点】
【思考与练习】
【习题】
第2章 平面汇交力系与平面力偶系
2.1 平面汇交力系合成与平衡的几何法
2.2 平面汇交力系合成与平衡的解析法
2.3 平面力对点之矩
2.4 平面力偶系
【本章要点】
【思考与练习】
【习题】
第3章 平面任意力系
3.1 力的平移定理
3.2 平面任意力系向作用面内一点简化
3.3 平面任意力系的平衡条件和平衡方程
3.4 物体系的平衡·静定和静不定问题
【本章要点】
【思考与练习】
【习题】
第4章 空间力系
4.1 力在直角坐标轴上的投影
4.2 力对轴的矩和力对点的矩
4.3 空间力系的平衡条件和平衡方程
【本章要点】
【思考与练习】
【习题】
第5章 摩擦
5.1 滑动摩擦
5.2 摩擦角和自锁现象
5.3 考虑摩擦时物体的能平衡问题
5.4 滚动摩阻
【本章要点】
【思考与练习】
【习题】
第2篇 运动学
引言
第6章 点的运动
6.1 矢量法
6.2 直角坐标法
6.3 自然法
【本章要点】
【思考与练习】
【习题】
第7章 刚体的简单运动
7.1 刚体的平行移动
7.2 刚体绕定轴的转动
7.3 转动刚体内各点的速度和加速度
7.4 轮系的传动比
7.5 以矢量表示角速度和角加速度·以矢积表示点的速度和加速度
【本章要点】
【思考与练习】
【习题】
第8章 点的合成运动
8.1 相对运动·牵连运动·绝对运动
8.2 点在平移参考系中运动的合成
8.3 点在转动参考系中运动的合成
【本章要点】
【思考与练习】
【习题】
第9章 刚体的平面运动
9.1刚体平面运动的概述与运动分解
9.2求平面图形内各点速度的基点法
9.3求平面图形内各点速度的瞬心法
9.4用基点法求平面图形内各点的加速度
9.5运动学综合应用举例
【本章要点】
【思考与练习】
【习题】
第3篇 动力学
引言
第10章 质点动力学的基本方程
10.1 动力学基本定律
10.2 质点的运动微分方程
【本章要点】
【思考与练习】
【习题】
第11章 动量定理
11.1动量与冲量
11.2动量定理
11.3质心运动定理
【本章要点】
【思考与练习】
【习题】
第12章 动量矩定理
12.1 动量矩定理
12.2 刚体绕定轴转动微分方程
12.3 刚体对轴的转动惯量
12.4 质点系相对于质心的动量矩定理
12.5 刚体的平面运动微分方程
【思考与练习】
【习题】
第13章 动能定理
13.1 力与功
13.2 质点和质点系的动能
13.3 动能定理
13.4 功率、功率方程和机械效率
13.5 势力场、势能和机械守恒定律
13.6 普遍定理的综合应用举例
【本章要点】
【思考与练习】
【习题】
第14章 达朗贝尔原理(动静法)
14.1 惯性力·质点的达朗贝尔原理
14.2 质点系的达朗贝尔原理
14.3 刚体惯性力系的简化
14.4 绕定轴转动刚体的轴承动约束力
【本章要点】
【思考与练习】
【习题】
第15章 虚位移原理
15.1 约束·自由度·广义坐标
15.2 虚位移原理
【本章要点】
【思考与练习】
【习题】
各章练习及习题答案
参考文献

序言
《理论力学》(第二版)是在华中科技大学出版社的精心组织下,以土木专业指导委员会颁发的专业培养目标为依据,由几所院校联合编写的教材。《理论力学》(第二版)注重科学性、实用性以及普适性,尽量满足普通院校同类专业的需求。参考学时数为64~80。《理论力学》(第二版)重点介绍了理论力学的基础内容,侧重于基本概念、基本规律和基本方法的讲解,从多角度阐述力学理论体系,充分体现了本门课程的基础性、前沿性与时代性,突出它在现代科学技术中和在科学人才的素质、能力培养方面所起的基础作用。
  《理论力学》(第二版)可作为高等院校土建、水利、机械、航空和力学等专业的理论力学课程教材,也可供工科院校机电类专业、非机电类专业的理论力学课程教学,以及作为有关技术人员的自学用书。《理论力学》(第二版)共分3篇15章,分别讲述静力学、运动学和动力学的基本原理及其应用,由东北林业大学土木工程学院李明宝、任重昕,黑龙江科技大学盖芳芳、乔牧,哈尔滨工业大学辛大波,哈尔滨理工大学刘恂,哈尔滨商业大学杨银环,黑龙江工程学院唐玉玲共同编写。李明宝、盖芳芳编写第一篇,李明宝、乔牧、辛大波编写第二篇,李明宝、盖芳芳、乔牧编写第三篇,辛大波、任重昕、刘恂、杨银环、唐玉玲编写了习题、答案以及电子课件。李明宝对全书进行统稿,黑龙江科技大学教授刘宝良、南景富担任主审。限于作者的水平和经验,书中难免有错误和欠缺之处,敬请读者给予批评指正。

文摘
理论力学是研究物体机械运动普遍规律的学科,而静力学是研究在力的作用下物体的平衡规律。
  平衡是指物体相对于惯性参考系处于静止或匀速直线运动的情况,这是物体运动的一种特殊情形。地面上的静物,如桥梁、堤坝、房屋建筑以及沿直线轨道匀速行驶的火车等都是平衡的实例。
  静力学,主要是刚体静力学,研究的主要问题如下。
  1) 物体的受力分析
  物体的受力分析即分析物体共受几个力,以及每个力的作用位置、大小和方向。分析物体所受的力,画出它的受力图,是解决静力学问题的重要步骤。
  2) 力系的简化及其运算(包括合成和简化的方法)
  力系的简化就是将原力系用一个与之等效的更为简单的力系来代替。这时,这两个力系互称等效力系。
  3) 作用于刚体上力系的平衡条件及其应用
  当物体处于平衡状态时,作用在物体上的各种力系必须满足一定的条件。
  静力学从基本公理出发,借助数学工具进行演绎和推理,得出力系简化和平衡的系统理论和各种计算方法,这些结论和方法是研究动力学、材料力学、结构力学以及其他力学学科和相关工程学科的重要基础和工具。
  刚体和力都是力学中最基本的概念,现分别加以说明。
  1) 刚体
  刚体是一个理想的力学模型。刚体是指在力的作用下形状和大小都始终保持不变的物体;或者说,受力时刚体内任意两点间的距离保持不变。实际上物体在受力作用时总会有变形,但只要变形很小而不影响所研究问题的实质,就可以把这些物体看作刚体。静力学以刚体为研究对象,所以又称为刚体静力学。
  2) 力
  力是物体间相互的机械作用,这种作用使受力物体的形状和运动状态发生改变。引起物体变形的效应称为内效应,引起物体运动状态发生改变的效应称为外效应。因为理论力学是以刚体为研究对象,所以它研究的是力的外效应。
  力的作用效应取决于力的三要素:
  (1) 力的大小;
  (2) 力的方向;
  (3) 力的作用位置或作用点。
  力是一个矢量,用F表示。本书中矢量都用黑斜体字母表示,用普通斜体字母表示该矢量的模。
  在国际单位制(SI)中,力的单位为N(牛顿)。
  力的作用位置一般来说是物体的一部分面积或体积。若作用面积或体积很小,可抽象为点,作用在此点的力称为集中力,否则称为分布力。分布力的大小用力的集度表示。例如,重力是体积分布力,其大小用重力集度γ表示,单位为N/m3或kN/m3;房屋屋面的雪可以简化为面积分布力,其单位为N/m2或kN/m2;楼板传递给梁的力可以简化为线分布载荷,其单位为N/m或kN/m。
  作用于同一物体或物体系的一群力称为力系。力系有各种分类,比如,按其作用线的空间关系可分为平面力系和空间力系;按其作用线的相互关系可分为汇交力系、共线力系、平行力系和任意力系。这些力系将在后边的章节中分别介绍。
  静力学在工程中有广泛的应用,结构物的设计常常需要先作静力分析。静力学关于力的性质及运算方法也是动力学研究的基础,因此,本课程先来学习静力学。

内容简介
《理论力学》(第二版)主要内容包括静力学、运动学和动力学三大部分。结合土木工程专业以及相关专业的特点,在保证基本理论完整性的前提下,适当更新课程内容,减少与其他课程的重复。《理论力学》(第二版)重点阐述静力学、运动学和动力学的基础理论和方法,对烦琐的数学论证力求从简,注重与工程实际相结合,为土木工程或其他相关专业后续课程打下基础。《理论力学》(第二版)通过大量例题深入浅出地阐述分析问题、解决问题的思路及方法,以加强读者对基本概念的理解,同时提高其分析能力。各章对解题的要点与技巧问题均作了简明的总结,并附有多种形式的思考题和习题,书末附有参考答案。

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