Physics for Scientists and Engineers, 6th Edition pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:W. H. Freeman

作者:Paul A. Tipler

出品人:

页数:1172

译者:

出版时间:2007-5

价格:198.8

装帧:Hardcover

isbn号码:9781429201247

丛书系列:

图书标签:

• 物理学
• 科学
• 工程
• 大学教材
• 物理学与工程
• 大学物理
• 基础物理
• 热力学
• 电磁学
• 力学

经典力学：从宏观世界到微观粒子的探索 本书简介 本书旨在为物理学和工程学专业的学生提供一套全面、深入且富有启发性的经典力学教材。它超越了传统教科书的广度，侧重于基础原理的深刻理解、数学工具的熟练应用以及对物理问题的批判性分析能力。本书的结构精心设计，引导读者逐步掌握从牛顿定律到拉格朗日和哈密顿力学的完整理论体系，并展示这些原理在解决复杂工程和物理问题中的强大威力。 第一部分：基础与运动学——构建物理世界的基石 本书伊始，我们首先确立了物理学的基本概念和数学框架。这部分内容侧重于运动学的精确描述，为后续的动力学分析奠定坚实基础。 1. 运动学的几何与代数表达： 我们深入探讨了位移、速度和加速度的矢量性质，强调了在不同参考系下描述运动的必要性。内容涵盖了直线运动、二维和三维空间中的曲线运动，尤其关注了圆周运动和抛体运动的精确分析。通过引入瞬时速度和平均加速度的概念，确保学生对微积分在描述变化率中的作用有清晰的认识。 2. 相对性原理与参考系的选择： 经典力学的核心在于参考系的选择。本书详细阐述了伽利略变换下的不变量，并引出了惯性系与非惯性系的概念。在非惯性系中，我们引入了惯性力（如科里奥利力和离心力）的必要性，并展示了它们在地球系统（如大气和海洋运动）中的实际应用。这部分内容对于理解天体力学和地球物理学至关重要。 3. 矢量分析在力学中的应用： 矢量代数和矢量微积分是处理多维物理问题的核心工具。本书不仅复习了点积和叉积在线、平面几何中的应用，还系统地介绍了线积分、面积分和体积分在功、力矩和质心计算中的应用。对梯度、散度和旋度的几何意义和物理含义进行了详尽的阐述。 第二部分：动力学——力的作用与系统演化 动力学是经典力学的核心，本书通过牛顿定律的系统应用，将运动的描述与产生运动的原因——力——联系起来。 4. 牛顿定律的严格表述与应用： 我们对牛顿三大定律进行了严格的数学形式化，强调了动量和冲量的定义及其在碰撞问题中的应用。重点分析了各种基本力——重力、弹力（胡克定律）、摩擦力（静摩擦与动摩擦）以及电磁力（在宏观尺度下的应用）。大量的实例展示了如何利用这些定律求解多体系统和约束系统的问题。 5. 功、能与保守力场： 能量的概念是物理学中最普遍的量之一。本书详细推导了功-能定理，并清晰地区分了保守力和非保守力。势能的概念被引入，系统地分析了保守力场中的平衡点和势能曲线。这部分内容为后续的拉格朗日力学打下了能量基础。 6. 动量守恒与角动量守恒： 动量和角动量守恒定律被提升到与能量守恒同等重要的地位。我们分析了碰撞的类型（弹性、非弹性），并扩展到具有非均匀质量分布的刚体运动。刚体的转动惯量计算采用平行轴定理和斯泰纳定理，并通过矩阵形式介绍了转动张量，为更复杂的陀螺运动分析做铺垫。 第三部分：高级分析力学——从牛顿到拉格朗日和哈密顿 本部分是本书的特色所在，它引导学生从基于力的牛顿方法过渡到更具普遍性和数学优雅性的变分原理方法。 7. 变分原理与达朗贝尔原理： 经典力学的现代表述源于变分法。我们从最小作用量原理（欧拉-拉格朗日方程的来源）出发，严谨地推导了达朗贝尔原理，将其视为牛顿第二定律在约束系统中的推广。 8. 拉格朗日力学： 拉格朗日量 $L = T - V$ 的构建是核心。本书详细讲解了广义坐标、广义速度和广义力。通过推导和应用欧拉-拉格朗日方程，系统地解决了复杂的约束问题，如双摆、滑块在曲面上的运动等，展示了拉格朗日力学在处理约束和简化求解过程中的巨大优势。 9. 哈密顿力学： 继拉格朗日力学之后，本书引入了相空间的概念，并定义了哈密顿量 $H = sum p_i dot{q}_i - L$。通过正则方程，我们探讨了系统的演化。这部分内容是量子力学和统计力学的桥梁，介绍了泊松括号的结构及其在守恒量发现中的作用。 第四部分：振动、波动与引力——周期性现象与宏观场论 本书最后一部分将前述的理论应用于描述自然界中最普遍的周期性运动和场效应。 10. 简谐振动与受迫振动： 简谐振动是物理学中最重要的模型之一。本书从一维和多维系统（如耦合振子）出发，详细分析了自由振动、阻尼振动和受迫振动。尤其深入探讨了共振现象的物理机制和工程意义，包括瞬态响应和稳态响应的分析。 11. 万有引力与轨道力学： 开普勒定律的推导被置于牛顿万有引力定律的严格框架下。本书使用中心力场的概念，导出并分析了开普勒方程。通过拉格朗日和哈密顿方法，系统地分析了行星轨道的稳定性、微扰理论的基础，并讨论了卫星发射和轨道修正的基本原理。 12. 经典场论的初步接触： 为了展望更广阔的物理领域，本书简要介绍了场论的基本思想，将离散系统扩展到连续介质。讨论了连续介质中的动量和能量流，为更深入学习流体力学和弹性理论做好准备。 教学特色 本书的每一章都包含大量的例题和精选的习题。例题详尽地展示了从设置问题到最终得出物理结论的完整思维过程，而习题则分为概念性问题、计算性问题和探索性问题，旨在培养学生的数学建模能力和对物理直觉的培养。本书的语言精确且逻辑严密，力求在严谨性与教学可理解性之间找到完美的平衡。

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