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《趣味振动力学》评介

已有 6211 次阅读 2012-7-19 16:23 |个人分类:书文评论|系统分类:科普集锦| 力学

     “大众力学丛书”又添新书,刘延柱教授著述的《趣味振动力学》已经由高等教育出版社出版(1)1。该书对振动力学这门应用广泛的力学分支学科用生动有趣、通俗易懂的方式进行阐述,使读者对振动力学的全貌有所了解。

 

 

    全书共分13章。第1章概述振动及其产生的条件并举例说明生活中的振动现象。第2章分析初始扰动导致的线性和非线性保守系统的自由振动。第3章说明不同形式的能量耗散对振动的影响。第4章研究摆的运动及其应用实例。第5章叙述将具有等时性的机械运动用于计时的摆钟发展历程。第6章叙述线性系统对周期性激励的响应,也涉及非线性系统的响应和对非周期激励或随机激励的响应。第7章分析由恒定能源激发的自激振动。第8章讨论两自由度系统的振动。第9章讨论弦线、梁、轴、膜、板和杆系的振动,也涉及参数振动。第10章说明波的传播、干涉、衍射等现象。第11章漫谈音乐中的振动问题,如乐器的发声原理和音律学的发展过程。第12章漫谈生物的振动,如人的心跳、呼吸和肢体震颤、动物的发声、听声、扑翼和振翅等。最后一章简要介绍了混沌振动。

    该书在力学学科的通俗化叙述方面作了有益的尝试。各章的正文主要从物理概念的角度出发,直观地解释各种振动现象,尽可能不用或少用数学公式。例如用拉面条说明初值敏感性的机理,远比斯梅尔马蹄的数学描述通俗易懂。对于有一定数学基础的读者,还可从第2到第9章的附录中了解一些借助数学公式的更深入的理论知识。

    该书的突出特点是以大量的实例说明各种振动现象的原理。如将摆和摆钟、音乐和生物的振动等作为专章讨论。其它章节也列举了振动的各种实例,如转子的临界转速、行星的潮汐现象、振动的隔离和传输、输电线舞动、管道流体喘振、汽车转向轮的摆振、荡秋千、汽车颠簸、大楼的吸振器、船舶的稳定器、机翼颤振、半球陀螺仪、佛钟和编钟等。这些实例既展现了振动力学应用的广泛性,也增强了阅读的趣味性。

    该书注重说明人类对振动现象的认识过程。介绍了力学史中著名学者对振动力学的贡献,如毕达哥拉斯发现乐音的和谐原理,伽利略发现摆的等时性,惠更斯的摆钟,亥姆霍兹的共鸣器,范德波尔的自激振动数学模型,克拉尼的薄板振动图形,洛伦兹的蝴蝶效应等。该书的另一特点是多处引用《诗经》、《汉书》、《墨子》、《庄子》等古代典籍对振动现象的描述和哲理性的解释。这些历史注记和引文增加了该书的文化底蕴。

    值得说明的是,该书的体例与目前“大众力学丛书”已出版的书籍,包括刘延柱教授所著的《趣味刚体动力学》2不同。《趣味刚体动力学》是以对象为主,对玩具、体育和工程中的刚体动力学现象进行描述、分析和解释,而《趣味振动力学》是以理论体系为主,将一门本科生课程的教材(例如《振动力学》3)作系统性地通俗化。这种体例的优点是内容较为全面,理论体系相对完整。读者能以轻松愉快的方式了解一门力学学科的大致内容。缺点是为照顾学科的系统性,某些较为专门的内容难免在趣味性方面作些牺牲。

优秀的科普著作也是一种教学资源。高等学校的力学、机械工程、土木工程等专业开设有振动力学、机械振动或结构动力学等课程。该书可作为这类与振动相关课程的教学参考书或课外读物。有些高校还开设与振动相关的通识教育课或新生研讨课,也可直接将该书作为这类课程的教材。

 

参考文献

 

1 刘延柱. 趣味振动力学. 北京. 高等教育出版社, 2012

2 刘延柱. 趣味刚体动力学. 北京. 高等教育出版社, 2008

3 刘延柱, 陈立群, 陈文良. 振动力学(2). 北京. 高等教育出版社, 2011

 

发表于:力学与实践, 2012, 34 (2): 104



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