Mechanics and Properties of Matter pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Scottish Consultative Council on the Curriculum (S

作者:Andrew Rennie

出品人:

页数:59

译者:

出版时间:1990-12

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9781871707434

丛书系列:

图书标签:

• 力学
• 材料力学
• 物质属性
• 固体物理
• 流体力学
• 弹性
• 塑性
• 应力
• 应变
• 材料科学

物质的力学与性质 深入探索经典物理学的核心领域 本书旨在为读者提供对物质的力学特性和基础性质的全面而深入的理解，重点关注宏观尺度下的行为，同时兼顾微观机制的引入。我们探索了构成我们周围世界的物质在受力、形变以及环境影响下所展现出的多样化响应。 第一部分：固体力学基础 本部分构筑了理解物质结构稳定性和响应能力的基础框架。 第一章：应力与应变分析 本章从最基本的力学概念出发，定义了应力（Stress）——作用在物体单位面积上的内力，并将其分解为法向应力和剪切应力。我们详细讨论了柯西应力张量（Cauchy Stress Tensor）在描述复杂应力状态中的应用，包括主应力（Principal Stresses）和最大剪应力（Maximum Shear Stress）的确定。 随后，我们引入了应变（Strain）的概念，用于量化物体在受力作用下的几何形变。线应变、角应变以及应变张量被详细阐述。通过这些基本量，我们建立了描述弹性响应的本构关系。 第二章：弹性力学与本构关系 本章的核心在于胡克定律（Hooke's Law）及其在三维弹性体中的推广。我们深入研究了各向同性材料的弹性行为，引入了杨氏模量（Young's Modulus）、泊松比（Poisson's Ratio）、剪切模量（Shear Modulus）和体积模量（Bulk Modulus）之间的相互关系。读者将学习如何利用这些材料参数来预测结构在小变形下的响应。 此外，本章探讨了各向异性材料（如晶体或复合材料）的弹性行为，介绍了广义胡克定律，并简要涉及了正交各向异性（Orthotropic）材料的应力-应变矩阵表示。 第三章：材料的屈服与断裂 当应力超过弹性极限时，材料开始发生不可逆的塑性变形。本章详细分析了塑性理论的基础。我们讨论了屈服准则，重点比较了冯·米塞斯准则（von Mises Criterion）和特雷斯卡准则（Tresca Criterion）在预测金属材料塑性起始点上的适用性。 塑性流动法则，包括关联流动理论（Associated Flow Rule），被用于描述塑性应变增量。本章也涵盖了加工硬化（Strain Hardening）的现象及其在材料本构模型中的体现。 最后，我们转向材料的失效问题。从韧性断裂（Ductile Fracture）到脆性断裂（Brittle Fracture）的机制被区分阐述。断裂力学的基础，如应力强度因子（Stress Intensity Factor）和裂纹尖端应力场，被引入，为评估结构在存在缺陷时的安全性提供了工具。 第二部分：流体动力学与热力学基础 物质不仅以固体形式存在，其流体特性同样重要。本部分关注物质在流动和能量交换中的行为。 第四章：流体的静力学与连续介质假设 本章确立了流体力学的基本假设，特别是流体作为连续介质（Continuum）的近似。我们从流体静力学开始，推导了静水压力公式，并探讨了浮力与阿基米德原理。压力在流体中方向的均匀性被严格证明。 第五章：粘性流体的运动方程 本章进入流体力学核心，推导了描述流体运动的控制方程——纳维-斯托克斯方程（Navier-Stokes Equations）。我们区分了牛顿流体（Newtonian Fluids）和非牛顿流体（Non-Newtonian Fluids），并解释了粘度（Viscosity）在动量传递中的作用。 通过引入雷诺数（Reynolds Number），我们区分了层流（Laminar Flow）和湍流（Turbulent Flow）的特征。对伯努利方程（Bernoulli's Equation）的应用和局限性进行了探讨。 第六章：热力学第一定律与物质能态 物质的性质与其热力学状态紧密相关。本章复习了热力学第一定律（能量守恒）在物质系统中的应用，包括功、热量和内能的概念。我们详细定义了比热容（Specific Heats）$C_p$和$C_v$，并探讨了理想气体（Ideal Gas）的性质。 第七章：熵与热力学第二定律 本章聚焦于过程的方向性和不可逆性。热力学第二定律被阐述为熵（Entropy）的增加原理。克劳修斯不等式和卡诺循环（Carnot Cycle）被用来定义温度的绝对尺度和热效率的理论极限。我们考察了实际物质系统（如相变过程）中熵变的计算方法。 第三部分：物质的微观结构关联 为了更深层次地理解宏观性质，本部分简要介绍了决定这些性质的微观结构特征。 第八章：晶体结构与缺陷 我们探讨了固体物质的原子排列方式，从简单立方、面心立方到密堆积结构。晶体结构决定了材料的各向异性。本章重点分析了点缺陷（如空位和间隙原子）、线缺陷（位错）和面缺陷对材料力学性能（如硬度和蠕变）的影响。 第九章：相变与热力学平衡 物质性质的变化往往与相变（如熔化、凝固、蒸发）相关。本章利用吉布斯相律（Gibbs Phase Rule）来分析多组分、多相系统的热力学平衡条件。我们讨论了过冷与过热现象，并解释了形核与长大（Nucleation and Growth）在相变过程中的作用。 总结 本书通过对从连续介质力学到基本热力学过程的系统性梳理，为工程师和科学家提供了一个坚实的知识基础，用以分析和设计涉及物质在受力、变形和能量转换等复杂条件下的应用。对这些基本原理的掌握，是理解更高级材料科学和工程问题的前提。

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这绝对是一本能颠覆你对“枯燥”这个词看法的物理著作。作者的叙述方式简直是鬼斧神工，能把那些看似高不可攀的理论，用一种接地气的、甚至带点幽默感的方式呈现出来。我特别喜欢他讲到“相对论”的部分，不是上来就抛出一堆公式，而是先描绘一个场景，想象你乘坐一艘高速飞船，与地面上的朋友打电话，时间流逝的速度会发生怎样的奇妙变化。这种“情景代入式”的讲解，瞬间就将我从复杂的时空扭曲概念中拉了出来，让我仿佛亲身经历一般。还有关于“热力学第二定律”的阐述，作者用了一个非常形象的比喻，将宇宙比作一个不断走向混乱的游戏，每一步操作都会增加整体的熵值，这个比喻虽然简单，却将无序性增长的必然性解释得淋漓尽致。书中还有不少对于近代物理发展史的回顾，穿插着科学家的故事和他们的 Eureka 时刻，这让我觉得物理学不再是冰冷的公式和定律，而是充满着人类智慧闪光和不懈探索的激情。读这本书，我不仅学到了知识，更感受到了科学的魅力。

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这本书给予我的，不仅仅是知识的增长，更是一种思维方式的启迪。作者在书中反复强调，物理学并非只是死记硬背的公式，而是理解自然规律的一种工具。他通过大量的例题和思考题，引导读者主动去分析问题、解决问题。我尤其喜欢书中关于“简谐运动”的讨论，作者并没有一开始就给出阻尼和驱动的复杂情况，而是先从最简单的无阻尼、无驱动的振动开始，一步步引入各种影响因素，让读者在掌握基本原理后，再逐步挑战更复杂的问题。这种“由简入繁”的学习路径，极大地增强了我的信心，也让我更深刻地理解了物理学解决实际问题的能力。书中还穿插了一些关于物理学史的趣闻轶事，比如关于“以太”存在的争论，以及科学家们是如何一步步推翻旧理论、建立新理论的，这让我觉得科学探索充满了曲折与智慧。这本书不仅让我掌握了物理知识，更重要的是，它培养了我独立思考和解决问题的能力，这对于我未来的学习和生活都将大有裨益。

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这本书的亮点在于其对物理概念的深度挖掘和创新性解读，让我仿佛拥有了一双能够洞察物质本质的慧眼。作者在解释“引力”时，并没有止步于牛顿的万有引力定律，而是将其与爱因斯坦的广义相对论联系起来，用“时空弯曲”这个形象的比喻，解释了引力并非一种“力”，而是时空本身的几何形变。这种解释方式，颠覆了我之前对引力的固有认知，让我对宇宙的运行机制有了全新的认识。书中关于“物质的状态”的章节，也远不止于固体、液体、气体的简单划分，而是深入探讨了等离子体、超流体、玻色-爱因斯坦凝聚态等奇特的物质形态，并解释了它们在极端条件下的奇妙性质，这让我对物质的多样性感到惊叹。此外，书中对“能量守恒”的讲解，更是将其提升到了一个更加普适的高度，不仅解释了机械能、热能的转化，还触及了核能的奥秘，让我认识到能量的不可创造和不可毁灭的根本性。这本书的每一个字都充满了思想的深度，每一次阅读都像是在与一位智慧的灵魂对话。

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一本真正深入浅出的教材，读起来却像是在与一位经验丰富的导师进行一场场令人着迷的对话。从最基础的牛顿定律讲起，到那些看似晦涩难懂的量子力学概念，作者总能找到最贴切的比喻和最清晰的逻辑链条，让我在面对复杂的物理现象时，不再感到无从下手。尤其令我印象深刻的是，书中对“惯性”和“动量守恒”的讲解，不仅仅停留在公式的推导，而是通过大量生动的生活实例，比如过山车上的乘客感受到的加速度变化，或者冰面上滑行的人如何通过改变姿态来控制速度，让我真切地体会到这些抽象概念的实际意义。更别提那几章关于材料力学的讨论，对于理解日常生活中各种物体的受力与形变，比如桥梁的承重能力、衣架的弹性极限，有着拨云见日的清晰度。它没有炫技式的数学推导，而是专注于物理直觉的培养，让我在解题时，不仅仅是套用公式，更能理解公式背后的物理图像。这本书就像一位循循善诱的老师，引导我一步步探索物质世界的奥秘，每一次阅读都像是一次智力上的冒险，充满惊喜和收获。

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这本书的结构设计堪称完美，每一个章节的过渡都自然流畅，仿佛是为读者精心铺设的知识阶梯。从宏观世界的运动规律，逐步深入到微观粒子的奇妙行为，节奏把握得恰到好处。我尤其欣赏书中对“波动性”和“粒子性”二象性的探讨，作者巧妙地利用了双缝干涉实验的经典案例，不仅详细解释了实验的原理和结果，还深入剖析了它对我们认知世界产生的颠覆性影响。这种从现象到本质的层层剥离，让我对量子世界有了更深刻的理解。书中对于“原子结构”的讲解也十分清晰，从卢瑟福的散射实验到玻尔的原子模型，再到后来的量子力学模型，每一步发展都充满了逻辑性和科学的严谨性。作者善于运用图表和示意图，将抽象的物理概念可视化，这对于我这样的视觉型学习者来说，简直是福音。而且，书中还涉及到了一些前沿的物理学分支，比如“黑洞”和“宇宙学”的简介，虽然篇幅不长，但足以勾起我进一步探索的兴趣。总而言之，这本书是一次令人愉悦且富有成效的学习体验。

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