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力学以物理为基础、以数学为工具,研究物体受力及运动、变形、破坏,具有科学和技术的双重特征,是气象、机械、建筑、采矿以及地质、生物、体育等学科的基础或工具。
又学习了武际可老师2023年11月19日博文“关于力学学科的定义”,看了后面博友讨论,写下几句话以备忘。
1 武老师说: “总之,当今力学最为简洁恰当的定义还是周培源先生(1979年)给出的:力学是关于物质宏观运动规律的科学”。这是在基尔霍夫(1824-1887)的定义增加“宏观”二字。不过,“宏观运动规律”并不能涵盖今天的力学学科。
下面是《中华人民共和国学科分类与代码简表 ( GBT 13745-2009)》的截图。三位数代码为一级学科,如数学110、力学130、物理140,五位数代码为二级学科,如固体力学13015;简表中三级学科省略了七位的代码,如弹性力学1301510、损伤力学1301540 。全文请点击 国家标准|GB/T 13745-2009 (samr.gov.cn)。
编入其他学科的应用力学有许多。如16015 天体力学、41020 工程力学为二级学科;地质力学、岩土力学、地球动力学、地球重力学、地球流体力学 属于170 地球科学,机械动力学与振动、机械强度 属于 460 机械工程,化工热力学、化工流体力学、化工流变学属于530 化学工程,水力学、河流与海岸动力学、水沙动力学 属于 570水利工程,大气层飞行力学、航天动力学、飞行器结构力学 属于 590航空航天科学技术,等等,都是三级学科。
顺便说一句,现在所说材料力学,主要研究杆、梁、柱等构件的受力和变形,与构件的具体材料无关,故而属于固体力学较好,归入430 材料科学并不合适;倘若研究内容是各种材料的基本力学特性,如杨氏模量、泊松比、屈服强度等,那才该属于材料学科。部分工科专业将材料力学和结构力学的课程合并为工程力学,还是妥当的。
时至今日,“关于物质宏观运动规律的科学” 不能涵盖如此广阔的力学。
2 戴世强老师2010年9月19日以“千呼万唤始出来的78个字”介绍2009年9月16日《十二五力学学科发展规划》初稿中的力学定义:
力学是关于力、运动和变形的科学,研究自然界和工程中复杂介质的宏/微观力学行为,揭示机械运动及其与物理、化学、生物学过程的相互作用规律,是构成人类科学知识体系的重要组成部分。
恕我直言,“自然界和工程中” 、“宏/微观” 没有效用,“复杂介质” 之限定使定义丧失了包容——普通的水和空气也该研究;“力学研究 **** 力学行为”实属硬伤,且不说力学行为的含义以及与机械运动的关系;至于 “是构成人类科学知识体系的重要组成部分” 只是普适的空话,真不该写入学科的定义。
物质、介质或许会引起误解,还是简单地说物体为好。物体可以分解为固体、流体、气体、等离子体以及刚体、流变体等,至于生物包括人体、钢筋混凝土、泥石流可以看作广义的物体。力学研究的目标并不限于规律,有时就是非常具体的问题。
总而言之,定义要简洁、准确,具有足够的包容——尽量不用限制性定语。
3 笔者2003年曾提出力学定义 (注) ,略作修订如下。 欠妥之处,恳请博友指正。
力学以物理为基础、以数学为工具,研究物体受力及运动、变形、破坏,具有科学和技术的双重特征,是气象、机械、建筑、采矿以及地质、生物、体育等学科的基础或工具。
万有引力定律、牛顿三定律、胡克定律、库伦摩擦定律、波意耳-马略特定律等,这些物理知识是现代力学学科的基础。据此可以得到物理量之间的关系也就是方程,求解方程则是数学。力学基于具体问题提供合适的理论或试验方法,得到准确或大致准确的结果。因为问题众多,而产生了众多的力学分支。
力学问题明确而具体,物理原理清晰而简单,数学求解却复杂而烦难。如以扁担荷物,人有双脚立地的瞬间,行走速度周期变化而引起荷物摆动和扁担变形,求解肩部受力以确定较优扁担的形制就是一个力学问题。又如物体受热膨胀有物理定律,产生热应力而引起路面破坏则是力学问题。 确定物体内部构造破坏或宏观结构失效的准则如岩石的强度准则,也是力学研究的范畴。
注:
(1) 2003年3月19日曾给本科生科普讲座《力学闲谈》。最初PPT 草稿的截图如下,图片是多个重叠,利用动画而逐个播放。
(2) 2010年9月19日在戴老师博文后面说:“拙著《岩石的力学性质》,地质出版社, 2007”第一句话是
力学以物理为基础、以数学为工具,研究物体的运动、变形和破坏与力之间的关系[注],具有科学和技术的双重特征,是独立于数学和物理的一级学科,是天文、地质、机械、建筑、水利等众多学科的基础。
注:《辞海》,上海辞书出版社,2000,570页,条目“力学 物理学的一个部门。研究宏观物体机械运动规律及其应用的学科”,似不够准确、全面。
(3) 2013年12月5日 曾在博客介绍。
力学的定义 https://blog.sciencenet.cn/blog-275648-747329.html
(4) 拙稿“《力学与实践》对我的影响. 力学与实践, 2019,41(1): 112-113“
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GMT+8, 2024-11-22 20:40
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