An Elementary Treatise on Theoretical Mechanics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:BiblioLife

作者:James Hopwood Jeans

出品人:

页数:376

译者:

出版时间:2009-10-27

价格:USD 29.99

装帧:Hardcover

isbn号码:9781115266192

丛书系列:

图书标签:

• Theoretical Mechanics
• Classical Mechanics
• Physics
• Mathematics
• Textbook
• Science
• Engineering
• Calculus
• Newtonian Mechanics
• Analytical Mechanics

《物质世界的探索：经典力学的基石》 本书旨在为读者揭开宏伟的物质世界运作的神秘面纱，深入浅出地阐释经典力学的基本原理和核心概念。从我们日常生活中最司空见惯的现象，如物体从手中滑落，到宇宙中星辰的宏大运转，本书将引导读者一步步理解支配这一切的普适规律。这并非一本枯燥的数学公式堆砌，而是一场思维的冒险，一次对物理世界本质的深度凝视。 第一部分：运动的描述与惯性 我们将从最直观的层面开始，即如何精确地描述物体的运动。想象一下，我们如何告诉别人一个物体在做什么？是静止不动，还是在移动？如果移动，它朝哪个方向，速度有多快？本书将引入“位移”、“速度”和“加速度”这些基本概念，并探讨它们之间的关系。我们会学习如何使用坐标系来量化物体的位置，如何区分瞬时速度和平均速度，以及理解加速度为何是描述运动状态变化的关键。 在描述运动的基础上，我们将进入对运动根源的探讨。伽利略和牛顿的工作彻底改变了我们对运动的理解。我们将深入探讨“惯性”这一核心概念，理解为何物体倾向于保持其运动状态不变，除非受到外力的作用。牛顿第一定律，也被称为惯性定律，将作为我们理解力学世界的第一块基石。它告诉我们，一个静止的物体将保持静止，一个运动的物体将以恒定的速度沿直线运动，除非有外力迫使它改变这种状态。这个看似简单的定律，却是后续所有力学分析的基础。我们将通过生动的例子，如在平稳行驶的火车上抛起一个球，来理解惯性的实际表现。 第二部分：力与运动的因果关系 一旦我们理解了惯性，下一步自然是探究是什么导致了运动状态的变化。这里，“力”的概念登场了。我们将学习力的定义，认识到力是一种能够改变物体运动状态（即产生加速度）的原因。本书将详细介绍不同类型的力，包括重力、摩擦力、弹力、张力等等。我们会学习如何通过力的矢量性质来理解力的合成与分解，这对于分析复杂场景下的受力情况至关重要。 牛顿第二定律，即“力等于质量乘以加速度”（F=ma），是经典力学的核心数学表达式。我们将深入剖析这个定律的含义：物体的加速度与作用在其上的合外力成正比，与物体的质量成反比。质量，在这里，扮演着物体惯性的量度角色。一个质量越大的物体，改变其运动状态就越困难。我们将通过大量实例，从简单的滑块在斜坡上运动，到复杂的天体轨道计算，来展示F=ma定律的强大应用能力。这一定律是解决绝大多数力学问题的出发点。 牛顿第三定律，即“作用力与反作用力定律”，则揭示了力的相互性。当我们对一个物体施加力时，这个物体也会以大小相等、方向相反的力反作用于我们。我们将理解，力总是成对出现的，不存在孤立的力。这个定律在分析相互作用的物体系统时尤为重要，例如，火箭喷射燃气向前运动，以及人类行走时脚向后蹬地。 第三部分：功、能与能量守恒 运动不仅仅是状态的改变，更涉及到能量的转化和传递。本书将引入“功”的概念，理解一个力对物体做功的条件：必须存在力的作用，并且物体在力的方向上必须有位移。我们将学习功的计算方法，以及功率——做功的快慢。 随后，我们将深入探讨“能量”这一更为普遍和基础的概念。我们会学习动能，即物体因运动而具有的能量；以及势能，即物体因其位置或状态而储存的能量，例如重力势能和弹性势能。本书将强调能量的单位，并展示不同形式能量之间的相互转化，如动能转化为势能，或者化学能转化为动能。 能量守恒定律将是这一部分的重中之重。我们将证明，在一个孤立的系统中，总能量是恒定不变的，只会从一种形式转化为另一种形式。这一普适性定律是物理学中最强大的概念之一，它不仅解释了自然界中的许多现象，而且在工程设计和科学研究中具有极其重要的指导意义。我们将探讨机械能守恒，并为后续更广泛的能量形式（如热能）的守恒奠定基础。 第四部分：振动与波 自然界充满了周期性的运动，从摆锤的摇摆到声波的传播，再到光的波动性。本书将专门探讨“振动”现象。我们将学习简谐振动的数学描述，理解振幅、周期和频率这些关键参数。我们将分析弹簧振子和单摆的运动，并理解它们为何会产生周期性的振荡。 在此基础上，我们将进一步拓展到“波”的概念。波是能量的一种传递方式，它可以在介质中传播，也可以在真空中传播（如电磁波）。我们将区分横波和纵波，学习波的反射、折射、衍射和干涉等基本性质。声波、水波以及光波的传播都将是本书的讨论范畴。我们将理解波的叠加原理，以及它如何解释我们看到的许多光学现象。 第五部分：刚体转动 除了平移运动，物体还可以绕着一个轴进行“转动”。本书将引入描述转动运动的物理量，如角位移、角速度和角加速度。我们将学习力矩的概念，理解力矩是如何引起物体转动的。 惯性矩将是描述物体转动惯性的关键。与描述平移运动的质量类似，惯性矩越大，物体越难改变其转动状态。我们将学习如何计算不同形状物体的惯性矩，并理解它与物体质量分布的关系。 角动量守恒定律将是刚体转动部分的核心。在一个不受外力矩作用的系统中，总角动量是保持不变的。这个定律能够解释许多有趣的现象，例如花样滑冰运动员在旋转时收紧身体会加速旋转，以及陀螺为何能够稳定地旋转。 第六部分：引力与天体运动 牛顿万有引力定律是经典力学的辉煌成就之一，它揭示了宇宙中所有物体之间普遍存在的吸引力。本书将详细阐述万有引力定律，包括引力的大小与两个物体质量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。 基于万有引力定律，我们将能够理解天体的运动。行星绕恒星的轨道为什么是椭圆形的，月球为何绕地球运转，以及潮汐的成因，都将在这部分得到清晰的解释。本书将引导读者理解开普勒行星运动定律的物理基础，并进一步认识到引力在宇宙结构形成中的关键作用。 学习目标与读者群体 本书的目标读者是所有对物质世界运行的基本原理感到好奇的人。无论是高中生、大学生，还是对科学有浓厚兴趣的业余爱好者，都能从中获益。本书力求在严谨性与易读性之间取得平衡，通过清晰的讲解、恰当的图示和丰富的实例，帮助读者建立起对经典力学的全面理解。 通过学习本书，您将能够： 准确地描述物体的运动状态。 理解力与运动之间的因果关系。 掌握能量的概念及其守恒定律。 理解振动与波的传播机制。 解析刚体的转动现象。 领略万有引力定律的宏伟之处。 我们相信，通过对经典力学基本原理的深入学习，您将能够以全新的视角观察和理解我们所处的这个精彩的物质世界。这是一次思维的训练，一次对自然规律的探索，一次对人类智慧的致敬。

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