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经典力学小结

已有 4732 次阅读 2010-6-10 17:12 |个人分类:物理学|系统分类:科研笔记| 力学, 经典

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1.经典力学通称力学,物理学的一个分支学科。它研究通常尺寸的物体在受力状态下的形变和速度远低于光速的运动过程。它和量子力学不同,量子力学是研究普朗克常数起作用的运动过程的力学。它和相对论力学也不同,相对论力学是研究物体的速度接近光速的运动过程的力学

2.在牛顿力学中,一切物体都在相互作用着,这种相互作用称为力,而这些力又决定着物体的运动状态或静止状态。牛顿第一定律和牛顿第二定律就是根据作用在质点上的力来决定质点运动的定律,它们是从伽利略对弹性运动研究中所得的动力学定理的推广。牛顿第三定律说明作用在运动的物体上的力所必须满足的条件,就是:一物体作用在另一物体上的力,必和第二物体作用在第一物体上的力(又称反作用力)大小相等,方向相反。

3.由于选用了更合理和更一般的变量来表示力学系统中各部分的位置和速度,力学问题的表达形式得到了极大的改善。拉格朗日和哈密顿发现了表达力学定律的新方法,从而使人们在选用这些变量时获得更大的自由。这些方法提供了找出运动中的常量的办法。这些常量既是所选变量的函数,又是运动过程中的守恒量,具有最普遍的重要意义,在解题过程中又特别有用。哈密顿的方法也适用于物理学的其他理论领域。它的巨大价值在于特别适宜作普遍的讨论,如统计力学中的刘维定理和量子力学中薛定谔方程的表述等等,能普遍表达物理学中的基本物理规律

4.刚体是一种理想物体模型,在外力作用下,刚体运动且能保持其形状不变。研究刚体在受力状态下运动(包括静止)的力学称为刚体力学。一般,物体在受力状态下只有微小的变形,而且这种微小的变形不影响物体的运动或对运动的影响可以略去不计时,就可以用刚体力学原理研究它的运动。按运动状态不同,刚体力学可以分为刚体静力学和刚体动力学。当刚体尺寸很小,在运动中其转动又可略去不计时,这个刚体可以当作质点处理。质点也是一种理想物体模型,它是没有尺寸但却有一定质量的一个点。研究质点受力运动的力学称为质点力学。

5.研究物体在受力状态下既有运动又有形变的力学称为变形体力学。所受载荷不大,释去载荷后,即恢复原状的变形体,称为弹性体。研究弹性体的受力状态和弹性变形的力学称为弹性力学。当变形体所受载荷超过某一极限时,产生永久变形,释去载荷后并不能恢复原状,这一极限称为屈服极限,这种永久变形称为塑性变形。研究变形体的塑性变形的力学称为塑性力学。塑性体在实际加载过程中都是先经弹性区然后进入塑性区的;而且,当变形体在出现局部塑性变形后,弹性区和塑性区经常是分区同时并存的。研究这种既有弹性又有塑性的力学称为弹塑性力学。在一般情况下,塑性变形远远超出弹性变形,这时可以略去弹性变形,把弹性区当作是刚性的,用这种近似处理的塑性力学称为刚塑性力学。有些物体在加载后既有弹性变形又有塑性变形,而在长期维持载荷不变的条件下又有缓慢的粘性变形。研究这一类变形体的力学称为粘弹性力学和粘塑性力学。它们在研究高温金属制品和玻璃制品的变形中是很重要的。

6.流体也可以用连续介质的模型,它不能承受切应力,或只能承受很小的切应力。因此,流体一般不能保持其体形,其运动是一种流动的过程。流体按其力学特性和运动条件,可以分为密度不变的流体(或压缩性可以略去的流体)和可压缩的流体。前者的代表是水轮机中的水或低速飞机周围的空气;后者的代表是传播声音时的水或空气和高速飞行器周围的空气。流体力学按其研究的对象可以分为水静力学、水动力学和空气动力学(包括高速空气动力学和高超声速空气动力学等)。水动力学是设计水工结构物、水力机械、输水、输油管道和船型的理论基础,也是研究江河湖海的流动和波动的基础。高速空气动力学又称气体力学,是设计高速飞机、导弹和一切弹体以及汽轮机等的理论基础,也是分析爆轰、爆炸等现象的理论基础。研究地球大气流动的部分称为气象动力学。近年来,还发展了化学空气动力学,处理流动和化学反应同时进行的气体力学;也发展了等离子体力学或磁流体力学,处理带电流体如等离子体等的流体力学。



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