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文苑漫步:理論力學的發(fā)展簡史

2015-03-06 16:16  來自網絡  【  【打印】【我要糾錯】

  力學是最古老的科學之一,它是社會生產和科學實踐長期發(fā)展的產物。隨著古代建筑技術的發(fā)展,簡單機械的應用,靜力學逐漸發(fā)展完善。公元前5—前4世紀,在中國的《墨經》中已有關于水力學的敘述。古希臘的數(shù)學家阿基米德(公元前3世紀)提出了杠桿平衡公式(限于平行力)及重心公式,奠定了靜力學基礎。荷蘭學者S.斯蒂文(16世紀)解決了非平行力情況下的杠桿問題,發(fā)現(xiàn)了力的平行四邊形法則。他還提出了著名的“黃金定則”,是虛位移原理的萌芽。這一原理的現(xiàn)代提法是瑞士學者約翰·伯努利于1717年提出的。

  動力學的科學基礎以及整個力學的奠定時期在17世紀。意大利物理學家伽利略創(chuàng)立了慣性定律,首次提出了加速度的概念。他應用了運動的合成原理,與靜力學中力的平行四邊形法則相對應,并把力學建立在科學實驗的基礎上。英國物理學家牛頓推廣了力的概念,引入質量的概念,總結出機械運動的三定律(1687年),奠定了經典力學的基礎。他發(fā)現(xiàn)的萬有引力定律,是天體力學的基礎。以牛頓和德國人G.萊布尼茲所發(fā)明的微積分為工具,瑞士數(shù)學家L.歐拉系統(tǒng)地研究了質點動力學問題,并奠定了剛體力學的基礎。

  理論力學發(fā)展的重要階段是建立了解非自由質點系力學問題的較有效方法。虛位移原理表示質點系平衡的普遍條件。法國數(shù)學家J.達朗貝爾提出的、后來以他本人名字命名的原理,與虛位移原理結合起來,可以得出質點系動力學問題的分析解法,產生了分析力學。這一工作是由法國數(shù)學家J.拉格朗日于1788年完成的,他推出的運動方程,稱為拉格朗日方程,在某些類型的問題中比牛頓方程更便于應用。后來愛爾蘭數(shù)學家W.哈密頓于19世紀也推出了類似形式的方程。拉格朗日方程和哈密頓方程在動力學的理論性研究中具有重要價值。

  與動力學平行發(fā)展,運動學在19世紀也發(fā)展了。到19世紀后半葉,運動學已成為理論力學的一個獨立部分。

  20世紀以來,隨著科學技術的發(fā)展,逐漸形成了一系列理論力學的新分支;并與其他學科結合,產生了一些邊緣學科,如地質力學、生物力學、爆炸力學、物理力學等。力學模型也越來越多樣化。在計算工作中,已廣泛采用了電子計算機,解決了過去難以解決的一些力學問題。

責任編輯:Seazy
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