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《趣味刚体动力学》第二版序言及目录

已有 1199 次阅读 2020-10-12 10:25 |系统分类:科普集锦

趣味刚体动力学》第二版序言:

本书第一版于2008年出版后,作者又陆续《力学与实践》刊物上发表了一些科普短文。第二版补充了这些内容,使原书的32个专题增加到67个。在原有的玩具篇、体育篇和技术篇基础上增加了杂技篇和生活篇,扩充为五章。如初版序言所述,此书的写作目的是想对日常生活和工程技术中形形色色与刚体动力学有关的现象给出合理的力学解释,从中学习刚体动力学的基本原理。

各个专题的叙述着重通俗性和趣味性,尽量避免数学符号出现。仅在每节文末的注释中建立力学和数学模型作进一步的理论分析,使读者对所讨论问题有更深入的理解。这部分内容只要具备理工科大学的微积分和微分方程知识就能顺利阅读。读者如从正文的叙述已能领会对所讨论问题的物理解释,注释部分可予忽略。而对于已学过或正在学习理论力学课程的理工科大学的本科生,可将每个专题的注释当作课程的例题。了解如何对观察到的现象利用所学到的力学知识建立简化的力学和数学模型,通过必要的数学推导得出分析结果以解释实际现象。文中列入的专题绝大部分属于刚体或刚体系统的动力学问题,个别专题也与弹性体有关。与初版情况类似,也涉及运动稳定性、线性振动和非线性振动等学科的基本知识。

作者感谢戴世强教授再次审阅书稿并提出宝贵意见。作者希望这本科普读物能有助于读者对身边力学现象的思考和理解。尤其希望对理工科大学的学生在巩固和扩展理论力学知识,提高对实际现象的分析能力方面能有所裨益。文中不妥处望读者不吝指正。

                                                      刘延柱

目 录

第一章         玩具篇

1.1      悠悠球

1.2      滚铁环

1.3      抖空竹

1.4      抽陀螺

1.5      翻身陀螺

1.6      凯尔特魔石

1.7      会下楼的软弹簧

1.8      竹蜻蜓与回旋镖

1.9      啄木鸟

1.10   翻滚的玩具人

1.11   汽车爬墙

1.12   猴子翻跟斗

1.13   不倒翁与冈布茨 

第二章  杂技篇

2.1         独轮车

2.2         呼啦圈

2.3         晃板

2.4         耍幡

2.5         走钢丝

2.6         狮子滚球

2.7         飞车走壁 

第三章  体育篇

3.1        猫的空中转体

3.2        旋空翻

3.3        跳跃

3.4        步行、竞走与跑步

3.5        鞍马

3.6        踢毽子、羽毛球与射箭

3.7        荡秋千与摆浪

3.8        残奥会赛场的轮椅

3.9        滑板

3.10    赛格威车

3.11    自平衡滑板

第四章  生活篇

4.1        拉面条

4.2        机械钟

4.3        天平与杆秤

4.4        捻绳子与葡萄藤

4.5        竖鸡蛋

4.6        蛇行

4.7        大楼的减振锤

4.8        热气球

4.9        小竹排与大黄鸭

4.10    自行车(一)

4.11    自行车(二)

4.12    自行车(三)

4.13    自行车(四)

4.14    自行车(五)

第五章  技术篇

5.1        傅科摆与傅科陀螺

5.2        振动陀螺

5.3        陀螺力矩

5.4        陀螺的内外环支承

5.5        陀螺的挠性轴支承

5.6        陀螺的静电支承

5.7        陀螺垂直仪

5.8        陀螺罗经

5.9        舒勒周期

5.10    人造地球卫星

5.11    穿越地心的超级隧道

5.12    太空中的单摆

5.13    地月系统中的平衡点

5.14    卫星的重力梯度稳定

5.15    卫星的自旋稳定

5.16    潮汐

5.17    地球自转

5.18    船舶稳定器

5.19    单轨火车

5.20    航母的拦阻索

5.21    旋翼飞行器

5.22    “鱼鹰”飞机 

附录  必要的力学知识

A.1  刚体的质量几何

A.2  刚体的运动学

A.3  动量矩定理

A.4  刚体的动能

A.5  线性系统的稳定性




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