ENGINEERING MECHANICS DYNAMICS TENTH EDITION

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出版者:不明供货商
作者:
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页数:704
译者:
出版时间:2004-11-01
价格:200.0
装帧:
isbn号码:9780131911697
丛书系列:
图书标签:
  • 工程力学
  • 动力学
  • 第十版
  • 大学教材
  • 理工科
  • 机械工程
  • 物理学
  • 高等教育
  • 教科书
  • 经典教材
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具体描述

工程力学:动力学(第十版) 一份详尽的导读,旨在勾勒一门严谨学科的核心思想,而无需直接引用特定教材的文本。 工程力学,作为支撑现代工程设计的基石,其核心在于理解物体在力的作用下的运动规律。而动力学,正是工程力学中至关重要的一环,它深入探讨运动的成因——即力与加速度之间的关系。本课程的精髓在于,通过数学工具和物理原理,精准预测和控制机械系统的行为,从最微小的机械零件到宏伟的航空航天器,无不遵循其基本法则。 动力学不仅仅是对运动现象的描述,它更是一种洞察事物内在运作机制的思维方式。学习动力学,意味着我们将超越静态的观察,进入一个充满动态变化的世界。在这个世界里,静止是暂时的,运动是普遍的,而力的作用则是驱动这一切变革的根本动力。 核心概念的深入剖析: 动力学理论的基石在于一系列相互关联的概念,它们共同构建了理解运动的完整框架。 运动学(Kinematics): 这是动力学的起点,它专注于描述物体的运动,而无需考虑引起运动的原因。在这里,我们关注的是位置、速度和加速度。 位置(Position): 物体在空间中的坐标,是描述运动的基础。无论是描述一个点在一维直线上的移动,还是一个刚体在三维空间中的复杂位姿,精确的位置信息都是必不可少的。 速度(Velocity): 位置随时间的变化率。速度不仅包含运动的快慢(速率),还包含运动的方向。在工程应用中,速度的瞬时值和平均值都至关重要,它们直接关系到机械系统的响应时间和动态性能。 加速度(Acceleration): 速度随时间的变化率。加速度是物体运动状态改变的量度。它直接由作用在物体上的合外力引起。理解加速度的产生机制,是掌握动力学分析的关键。加速度可以是恒定的,也可以是变化的,其变化情况直接反映了作用力的复杂程度。 运动轨迹(Trajectory): 物体在空间中移动的路径。运动学分析也包括了对物体运动轨迹的描述和预测。对于弹道设计、机器人路径规划等领域,精确的轨迹预测是成功的关键。 参量化表示: 在分析复杂的运动时,我们常常采用参数来描述运动。例如,对于一个在平面内运动的物体,我们可以使用角度和半径来描述其位置,从而推导出其速度和加速度。这种参量化方法能够大大简化分析过程。 动力学(Kinetics): 这是动力学的核心,它研究引起运动的原因,即力和力矩与物体运动变化之间的关系。动力学的两大基石是牛顿第二定律和功、能、动量定理。 牛顿第二定律(Newton's Second Law): 这一定律是动力学的灵魂。它明确指出,作用在物体上的合外力(ΣF)等于物体的质量(m)与加速度(a)的乘积,即 ΣF = ma。这一定律揭示了力与运动变化之间的直接、定量的关系。工程设计中,通过合理施加和控制力,我们可以精确地驱动和控制物体的运动,实现预期的功能。 力(Force): 引起物体状态改变的原因。在动力学中,我们需要识别和量化作用在物体上的所有力,包括重力、弹力、摩擦力、阻力、驱动力等等。对力的准确分析是进行动力学建模的基础。 质量(Mass): 物体惯性(抵抗运动状态改变的性质)的度量。质量是物体固有的属性,不随外力而改变。在牛顿第二定律中,质量起到了一个比例常数的作用,决定了相同力的作用下,物体产生多大的加速度。 功(Work): 力在物体移动方向上的累积效应。功是能量转化的度量,它描述了力对物体做出的贡献。当力作用在物体上,并且物体沿着力的方向发生位移时,就产生了功。 能(Energy): 能量是物体做功的能力。在动力学中,我们主要关注动能(物体运动时具有的能量)和势能(物体因其位置或状态而具有的储存的能量)。功-能定理(Work-Energy Theorem)揭示了功与物体动能变化之间的关系,即合外力做的总功等于物体动能的变化量。这种方法在分析涉及位移和速度变化的问题时非常有效。 动量(Momentum): 物体质量与速度的乘积(p = mv)。动量是物体运动状态的另一个重要度量。 冲量(Impulse): 力在一段时间内的累积效应。冲量-动量定理(Impulse-Momentum Theorem)揭示了冲量与物体动量变化之间的关系,即合外力在一段时间内的冲量等于物体动量的变化量。这种方法在分析涉及时间和速度突然变化的问题时,例如碰撞,特别有用。 转动惯量(Moment of Inertia): 刚体绕轴转动时,对角加速度的抵抗程度。它类似于直线运动中的质量,是描述刚体转动惯性的物理量。 角动量(Angular Momentum): 刚体转动时,其角速度和转动惯量决定的物理量。角动量守恒是自然界中一个非常重要的原理,在许多物理现象中都有体现。 力和力矩(Force and Torque): 在研究刚体的动力学时,除了力的作用,还需要考虑力矩。力矩是力作用在物体上的转动效应,它导致物体产生角加速度。 分析方法的拓展: 为了能够有效地解决各种复杂的动力学问题,工程师需要掌握多种分析方法。 粒子动力学(Particle Dynamics): 主要研究质点(忽略其尺寸和形状)的运动。这种简化模型适用于许多情况,例如分析投射体的运动、卫星的轨道等。 刚体动力学(Rigid Body Dynamics): 研究尺寸和形状固定的物体。这包括了物体在三维空间中的平动和转动。刚体动力学的分析要复杂得多,需要考虑物体各个部分的运动以及它们之间的相互作用。 相对运动(Relative Motion): 当一个物体相对于另一个运动的参考系进行运动时,需要使用相对运动分析。这种方法在分析复杂机械系统(如多连杆机构、车辆运动)时非常普遍。 振动分析(Vibration Analysis): 研究物体在受到扰动后,围绕平衡位置进行的往复运动。振动在工程领域无处不在,从桥梁的晃动到机械设备的噪声,都需要通过振动分析来理解和控制。 线性动力学与非线性动力学(Linear vs. Nonlinear Dynamics): 线性动力学假设系统的响应与输入成正比,其分析方法相对成熟。而非线性动力学则处理更复杂的情况,其响应不再是简单的线性叠加,分析起来更为困难,但却能更真实地反映许多物理现象。 工程实践中的重要应用: 动力学的原理渗透到几乎所有工程领域,为解决实际问题提供了强大的工具。 机械设计(Mechanical Design): 从汽车发动机的活塞运动到工业机器人的手臂协调,动力学分析是确保机械设备安全、高效运行的关键。理解部件在各种载荷下的运动和受力,能够指导设计者优化结构,避免失效。 结构工程(Structural Engineering): 桥梁、高层建筑等结构在风、地震等动态载荷下的响应,必须通过动力学分析来评估其稳定性。工程师需要预测结构可能发生的振动模式和振幅,以确保其能够承受预期的动态荷载。 航空航天工程(Aerospace Engineering): 飞机的起降、火箭的发射、卫星的轨道控制,都离不开精确的动力学计算。对空气动力学、推进系统等因素的综合动力学分析,是实现安全可靠飞行的前提。 汽车工程(Automotive Engineering): 车辆的悬挂系统设计、制动性能、碰撞安全等,都严重依赖于动力学原理。工程师需要模拟车辆在各种路况下的动态响应,优化设计以提高驾驶舒适性和安全性。 机器人学(Robotics): 机器人的运动规划、轨迹跟踪、力控制等,都基于复杂的动力学模型。理解机器人关节的受力和运动,是实现精准高效操作的基础。 生物力学(Biomechanics): 人体运动的分析,如跑步、跳跃、甚至简单的行走,都可以运用动力学原理。这有助于运动科学、康复医学以及假肢和医疗器械的设计。 学习动力学的重要性: 掌握动力学,意味着你将拥有一个强大的“放大镜”,能够洞察事物运动的本质。这不仅仅是为了通过考试,更是为了培养一种严谨的、基于物理原理的解决问题的能力。在快速发展的工程领域,理解动态系统的行为,预测潜在的风险,并设计出更优化的解决方案,是每一位有志于成为杰出工程师的必备技能。动力学知识的积累,将为你在工程的各个分支领域打下坚实的基础,让你能够自信地应对各种技术挑战,并为社会的发展贡献力量。

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读后感

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用户评价

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我花了整整一个下午的时间去体验这本书的章节逻辑和内容深度,它给我的感觉更像是一个经验丰富、循循善诱的老教授在和你面对面交流,而不是冷冰冰的知识堆砌。它的切入点非常务实,不是一开始就抛出那些抽象到令人绝望的微分方程,而是通过一系列贴近实际工程问题的案例来引入概念,比如桥梁的摇摆、飞机机翼的受力分析,这些例子真实到能让人立刻联想到生活中的场景,从而大大激发了学习的内在动力。作者在处理一些经典难题时,往往会提供不止一种解题思路,这一点极其宝贵。比如对于动量定理的阐述,它不仅给出了标准的矢量形式,还特意用到了“守恒”的思想去简化计算,这种对比性的教学法,让知识点变得更加立体和易于掌握。对于那些需要大量计算的习题,配套的解析部分处理得极为细致,每一步的物理意义都解释得清清楚楚,绝不是那种只写答案的“应试工具书”。阅读过程中,我感觉自己不是在被动接受信息,而是在积极参与一个由浅入深、层层递进的认知过程,学术的严谨性与教学的亲和力在这里取得了完美的平衡。

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如果让我从一个“苦学”多年的工程系学生的角度来评价,这本书最大的价值在于它提供了一种处理复杂问题的“心法”。很多教材教你如何“做题”,但这本书教你的却是如何“思考”。在那些需要综合运用多个定理进行复杂推导的综合大题面前,这本书没有直接给出唯一的“捷径”,反而引导你去梳理各个物理定律之间的内在联系,强调了坐标系选择、假设简化和边界条件设定这三个决定成败的关键步骤。它教会了我,在面对一个陌生的动力学问题时,首先要冷静地“建模”,将现实世界抽象成一个可分析的数学系统,而不是急于套用公式。这种思维训练,远比死记硬背公式重要得多。这种深层次的逻辑构建能力,才是真正能区分一个合格工程师和一个优秀工程师的核心素养,而这本书,正是培养这种素养的绝佳工具,它培养的不仅仅是解题能力,更是一种科学探究的精神。

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这本书在网络资源和配套支持方面的整合度,绝对是目前市面上同类教材中的佼佼者。我本来以为这仅仅是一本纸质书,没想到在扉页后的不起眼位置,提供了一个非常简洁的访问码,可以直接链接到一个维护得很好的在线学习门户。这个门户网站上提供的不仅仅是标准答案,更重要的是那些动态的仿真模型。我下载并运行了几个关于刚体转动惯量的模拟器,那些原本只存在于脑海中的三维图形,现在可以在屏幕上随意拖拽、改变速度和质量分布,直观地观察到惯量变化对运动轨迹的实时影响,这种交互式的学习体验是传统教材无法比拟的。此外,网站还定期会更新一些与最新的结构工程案例相关的延伸阅读材料,这些材料的时效性非常强,让我能将书本上的基础理论立即应用到对最新工程事故或技术突破的分析中去。对于我这种习惯在碎片时间学习的人来说,这种线上线下的无缝切换,极大地提高了我的学习效率和知识吸收的广度,它真正实现了“活的教材”这一概念。

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这本书的装帧设计简直是教科书中的一股清流。封面那种磨砂质感,拿在手里沉甸甸的,立刻就让人感受到它内容的分量。配色上采用了经典的深蓝和少许亮银,既专业又不失现代感,不像有些工程类的书籍动辄就用那种让人昏昏欲睡的米黄色调。内页的纸张质量也值得称赞,虽然是印刷品,但摸起来却有一种温润的触感,即使用荧光笔划重点也不会有墨水晕染到下一页的困扰。更让我惊喜的是它的排版,图文的布局极其巧妙,公式和理论推导部分被清晰地框选出来,关键的示意图总是恰到好处地出现在需要解释的旁边,减少了读者来回翻页寻找参照物的麻烦。特别是那些复杂的空间受力图,线条的粗细和阴影的处理都非常到位,即便是初学者也能一眼看出力的方向和作用点。这种对细节的关注,从封面到内页,无不体现出出版方对于一本优秀教材的匠心,让人在翻开它进行学习之前,就已经对即将面对的知识有了一种积极的、尊重的态度。相比我之前买的那本封面一碰就掉漆的旧版教材,这本书简直是工艺上的飞跃,也极大地提升了我在图书馆或咖啡馆学习时的“专业形象”。

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不得不提的是,这本书在理论的严谨性和前沿性的把握上,展现出了极高的专业水准。虽然它是一本基础动力学教材,但作者似乎对未来几十年工程领域可能遇到的挑战有着深刻的预见。书中对于非线性振动和随机振动这些通常被视为高阶内容的章节,处理得非常得当。它们没有被简单地一笔带过,而是用一种非常巧妙的方式,在基础章节中埋下了伏笔,使得我们在学习完基础的简谐运动后,能相对平顺地过渡到更复杂的系统分析。特别是关于模态分析的部分,作者引入了一些现代控制理论的视角,这对于我未来想从事更偏向于系统动力学和控制方向的研究非常有帮助。我翻阅了它前面几版的数据,对比发现,这一版在处理结构阻尼和材料非线性方面进行了显著的更新,采纳了近十年学术界公认的一些修正模型,这表明编著者并非墨守成规,而是紧跟科研前沿,确保读者学到的知识体系是最前沿、最可靠的。

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