工程力學——靜力學

《工程力學——靜力學》是2010年清華大學出版社出版的圖書，作者是況森保。本書介紹的是靜力學的各種基本原理和套用。

基本介紹

• 書名：工程力學——靜力學（第2版）
• 作者：況森保
• ISBN：9787302227076
• 定價：55元
• 出版社：清華大學出版社
• 出版時間：2010-12-1

圖書信息

書名：工程力學——靜力學（第2版）

ISBN：9787302227076

作者：況森保

定價：55元

出版日期：2010-12-1

出版社：清華大學出版社

圖書簡介

靜力學和動力學是許多工程學科的基礎，因此，它是培養工程師的必修課程。掌握這兩門課程要求學生既要清晰地理解課程中的各種基本原理，又要能把這些原理熟練地套用到更為廣泛的工程場景中去。學習靜力學、動力學不僅僅要求識記，而更為重要的是學會在識記基礎上對問題的分析與推理。學生們往往把這兩門課程認為是難學的課程，這對力學老師們提出了特別的挑戰。

《靜力學》連同《動力學》這兩本教材是作者經過多年的教學實踐與研究而寫成的。這本《靜力學》教材突出的特點如下：

? 練習題的選用力求內容廣泛而均衡，不僅包括用直接的方式說明各種原理的習題，還包括有大量的直接與工程實際有關的富有興趣和富有挑戰性的問題。

? 練習題的一半用公制單位，一半用英制單位。

? 平衡分析的內容分為三章來闡述。首章講述如何畫受力圖，其次介紹如何由物體的受力圖寫出相應的平衡方程，第3章結合前兩章學過的內容幫助學生掌握求解平衡問題的合乎邏輯的方案。

? 所有的例題都把分析方法與問題求解的數學處理分開列出。通過平衡分析引導學生學會“計算前的思考”.

? 本書始終強調把獨立方程的數目與未知數的數目進行比較對解題的重要性。

本書還包含了可供選學的若干章節，這並不會影響對靜力學的整體闡述。書中的（*）除表示供選學的章節之外還表示要求套用前面已經推導過的內容。

第2版更新的內容： 第1版的讀者所提供的大量反饋信息對本書第2版的完善很有幫助，作者根據這些建議作了如下修改：

? 增加了練習題的數量。

? 將近三分之一的練習題是新的或已經修改了有關數據。

? 有關單位和量綱的新習題已增加到第1章去了。

? 重寫了若干章節的引言，使之更好地體現這些章節的主題。

? 大幅度地改進了注釋中的內容。

輔助教材：與皮特爾和基烏薩拉斯合著的《工程力學·靜力學》（第2版）配套的輔助教材有J.L.皮特爾（1999）主編的學習指導書。學習該指導書中的例題及其求解過程可以促使學生與原教材發生互動，從而幫助學生掌握靜力學的解題技巧。此外，學習指導書中還包括了帶有答案的其他習題。

前 言前 言靜力學和動力學是經歷了許多年代而建立起來的一個成熟的學科領域。所以，任何一本新教材的出版都要向先於它出版的同類教材的作者表示由衷的敬意。同時，也向為此書提出有價值的建議的如下書評作者表示衷心感謝：

Duane Castaneda, University of Alabama-Birmingham;Scott G.Danielson,North Dakota State University;Richard N.Downer,University of Vermont;Howard Epstein,University of Connecticut;Ralph E.Flori,University of Missouri-Rolla;Li-Sheng Fu,Ohio State University;Susan L.Gerth,Kansas State University;Edward E.Hornsey,University of Missouri-Rolla;Cecil O.Huey,Clemson University;Thomas J.Kosic,Texas A & M University;Dahsin Liu,Michigan State University;Mark Mear,University of Texas-Austin;Satish Nair,University of Missouri Columbia;Hamid Nayeb-Hashemi,Northeastern University, Boston;Robert Price,Louisiana Tech. University;Robert Schmidt,University of Detroit-Mercy;Robert Seabloom,University of Washington-Seattle;Kassim M.Tarhini,Valparaiso University;Dennis Vandenbrink,Western Michigan University;Carl Vilmann,Michigan Tech. University.

Dr.Christine Masters 校核了本書所有習題的解答，我們在此向他表示衷心的感謝。

安德魯·皮特爾簡·基烏薩拉斯

目錄

第1章 靜力學導論1

1.1 引言1

1.1.1 什麼是工程力學1

1.1.2 提出問題和解的精度2

1.2 牛頓力學3

1.2.1 牛頓力學的套用範圍3

1.2.2 質點運動的牛頓定律3

1.2.3 慣性參考系4

1.2.4 單位和量綱4

1.2.5 質量、力和重量4

1.2.6 單位轉換5

1.2.7 引力定律6

習題7

1.3 矢量的基本性質8

習題13

1.4 用正交分量表示矢量15

1.4.1 正交分量與方向餘弦15

1.4.2 用正交分量進行矢量相加16

1.4.3 位置、相對位置矢量及其單位矢量17

1.4.4 用正交坐標表示矢量的方法18

習題21

1.5 矢量的乘法24

1.5.1 點乘(標量)積24

1.5.2 叉乘（矢量）積25

1.5.3 矢量的三重積27

習題28

目 錄目 錄第2章 力系的基本運算31

2.1 引言31

2.2 矢量等效31

2.3 力32

2.4 匯交力系的簡化33

習題37

2.5 力對點之矩42

2.5.1 定義42

2.5.2 幾何意義42

2.5.3 合力矩定理44

2.5.4 矢量法與標量法44

習題47

2.6 力對軸之矩51

2.6.1 定義51

2.6.2 幾何解釋53

2.6.3 矢量法和標量法54

習題57

2.7 力偶62

2.7.1 定義62

2.7.2 力偶對點之矩62

2.7.3 力偶的等效63

2.7.4 力偶的表示與術語64

2.7.5 力偶的合成（相加）65

習題70

2.8 力線平移定理75

習題78

複習題81

第3章 力系的合成85

3.1 引言85

3.2 把力系簡化為一個力和一個力偶85

習題90

3.3 力系合成的定義94

3.4 平面力系的合成94

3.4.1 平面一般力系95

3.4.2 平面匯交力系95

3.4.3 平面平行力系96

習題100

3.5 空間力系的合成104

3.5.1 空間匯交力系104

3.5.2 空間平行力系104

3.5.3 空間一般力系： 力螺旋105

習題111

3.6 法向分布載荷的合成114

3.6.1 面載荷115

3.6.2 線載荷116

3.6.3 合力計算118

習題121

複習題123

第4章 平面力系的平衡分析127

4.1 引言127

4.2 平衡的定義127

A: 單個物體的平衡分析128

4.3 物體的受力圖128

習題134

4.4 平面力系的平衡方程136

4.4.1 平面一般力系136

4.4.2 匯交力系138

4.4.3 平行力系139

4.5 建立、求解平衡方程139

習題144

4.6 對單個物體的平衡分析148

習題153

B: 物系的平衡分析161

4.7 包含內力的受力圖161

4.7.1 構件的內力161

4.7.2 構件連線點的內力162

習題169

4.8 物系的平衡分析172

習題176

4.9 特殊受力情況: 二力構件和三力構件182

4.9.1 二力構件182

4.9.2 三力構件184

習題187

C: 平面桁架的分析194

4.10 桁架的概述194

4.11 節點法195

4.11.1 支座反力195

4.11.2 節點的平衡分析196

4.11.3 銷子的平衡分析198

4.11.4 零力桿198

習題201

4.12 截面法203

習題208

複習題211

第5章 空間力系的平衡分析216

5.1 引言216

5.2 平衡的定義216

5.3 受力圖217

習題225

5.4 獨立平衡方程228

5.4.1 空間一般力系228

5.4.2 空間匯交力系230

5.4.3 空間平行力系230

5.4.4 各力作用線與某軸相交的力系230

5.5 不合理約束231

5.6 建立、求解平衡方程232

習題238

5.7 平衡分析241

習題247

複習題252

第6章 梁和索257

?*6.1 引言257

A: 梁257

?*6.2 梁的內力257

習題263

?*6.3 梁的內力分析266

6.3.1 載荷與支座266

6.3.2 符號規定267

6.3.3 剪力方程、彎矩方程、剪力圖、彎矩圖269

習題274

?*6.4 作?剪力圖、彎矩?圖的面積法278

6.4.1 分布載荷278

6.4.2 集中力和集中力偶281

6.4.3 小結281

習題286

B: 柔索289

?*6.5 分布載荷作用的柔索289

6.5.1 總論289

6.5.2 拋物線形狀的柔索290

6.5.3 懸鏈式柔索291

6.5.4 求解柔索問題的注意點292

習題296

?*6.6 集中力作用的柔索299

6.6.1 總論299

6.6.2 載荷的水平間距已知300

6.6.3 各段長度已知300

習題303

第7章 乾摩擦306

7.1 引言306

7.2 庫侖定律306

7.2.1 靜止狀態307

7.2.2 臨界滑動狀態308

7.2.3 滑動狀態308

7.2.4 庫侖摩擦的進一步研究308

7.2.5 局限性309

7.3 摩擦問題的分類及其分析310

習題319

7.4 臨界傾倒325

習題328

7.5 摩擦角、劈尖和螺旋332

7.5.1 摩擦角332

7.5.2 劈尖333

7.5.3 方螺旋334

習題337

?*7.6 繩索和扁皮帶的摩擦問題341

習題345

?*7.7 摩擦盤347

習題351

複習題353

第8章 形心和分布載荷356

8.1 引言356

8.2 平面圖形和平面曲線的形心356

8.2.1 定義356

8.2.2 積分技術358

8.2.3 組合圖形359

習題368

8.3 曲面、體積和空間曲線的形心373

習題387

8.4 Pappus-Guldinus理論392

習題394

8.5 重心與質心396

8.5.1 重心397

8.5.2 質心398

8.5.3 組合體法398

習題400

8.6 法向分布載荷404

8.6.1 一般法向載荷情況404

8.6.2 作用在平面上的法向分布載荷405

8.6.3 線分布載荷406

8.6.4 曲面上均勻分布的壓力407

8.6.5 液體的壓力408

習題414

複習題419

第9章 平面圖形的慣性矩和慣性積423

9.1 引言423

9.2 平面圖形的慣性矩和極慣性矩423

9.2.1 平面圖形的慣性矩423

9.2.2 極慣性矩424

9.2.3 平行移軸定理424

9.2.4 慣性半徑426

9.2.5 積分方法426

9.2.6 組合圖形法426

習題435

9.3 平面圖形的慣性積440

9.3.1 定義440

9.3.2 平行移軸定理441

習題444

9.4 轉換公式和平面圖形的主慣性矩446

9.4.1 慣性矩和慣性積的轉換公式447

9.4.2 主慣性矩448

習題451

?*9.5 慣性矩和慣性積的莫爾圓454

9.5.1 莫爾圓的作法454

9.5.2 莫爾圓的性質455

9.5.3 莫爾圓的驗證456

習題459

複習題460

第10章 虛功和勢能464

10.1 引言464

?*10.2 剛體的平面運動464

10.2.1 有限位移464

10.2.2 虛位移466

?*10.3 虛功467

10.3.1 力的虛功467

10.3.2 力偶的虛功467

10.3.3 剛體上平面力系的虛功468

10.3.4 剛體系統上力的虛功469

?*10.4 虛功方法470

10.4.1 虛功原理470

10.4.2 運動約束和獨立坐標470

10.4.3 虛功原理的套用471

習題478

?*10.5 旋轉剛體的瞬時中心483

習題487

?*10.6 保守系統的平衡與穩定性492

10.6.1 勢能492

10.6.2 重力勢能492

10.6.3 彈性勢能493

10.6.4 穩定勢能和穩定性493

習題496

附錄A 數值積分502

A.1 引言502

A.2 梯形法503

A.3 辛普森法503

附錄B 求函式的根506

B.1 引言506

B.2 牛頓法507

B.3 割線法508

附錄C 常見材料的密度510偶數號習題答案511

第8章 形心和分布載荷356

8.1 引言356

8.2 平面圖形和平面曲線的形心356

8.2.1 定義356

8.2.2 積分技術358

8.2.3 組合圖形359

習題368

8.3 曲面、體積和空間曲線的形心373

習題386

8.4 Pappus-Guldinus 理論391

習題394

8.5 重心與質心395

8.5.1 重心396

8.5.2 質心397

8.5.3 組合體法398

習題400

8.6 法向分布載荷403

8.6.1 一般法向載荷情況404

8.6.2 作用在平面上的法向分布載荷405

8.6.3 線分布載荷406

8.6.4 曲面上均勻分布的壓力407

8.6.5 液體的壓力408

習題413

複習題418

第9章 平面圖形的慣性矩和慣性積422

9.1 引言422

9.2 平面圖形的慣性矩和極慣性矩422

9.2.1 平面圖形的慣性矩422

9.2.2 極慣性矩423

9.2.3 平行移軸定理423

9.2.4 慣性半徑425

9.2.5 積分方法425

9.2.6 組合圖形法425

習題434

9.3 平面圖形的慣性積439

9.3.1 定義439

9.3.2 平行移軸定理440

習題443

9.4 轉換公式和平面圖形的主慣性矩445

9.4.1 慣性矩和慣性積的轉換公式446

9.4.2 主慣性矩447

習題450

?*9.5 慣性矩和慣性積的莫爾圓453

9.5.1 莫爾圓的作法453

9.5.2 莫爾圓的性質454

9.5.3 莫爾圓的驗證455

習題458

複習題459

第10章 虛功和勢能463

?*10.1 引言463

?*10.2 剛體的平面運動463

10.2.1 有限位移463

10.2.2 虛位移465

?*10.3 虛功466

10.3.1 力的虛功466

10.3.2 力偶的虛功466

10.3.3 剛體上平面力系的虛功467

10.3.4 剛體系統上力的虛功468

?*10.4 虛功方法469

10.4.1 虛功原理469

10.4.2 運動約束和獨立坐標469

10.4.3 虛功原理的套用470

習題477

?*10.5 旋轉剛體的瞬時中心482

習題486

?*10.6 保守系統的平衡與穩定性491

10.6.1 勢能491

10.6.2 重力勢能491

10.6.3 彈性勢能492

10.6.4 穩定勢能和穩定性492

習題495

附錄A 數值積分502

A.1 引言502

A.2 梯形法503

A.3 辛普森法503

附錄B 求函式的根506

B.1 引言506

B.2 牛頓法507

B.3 割線法508

附錄C 常見材料的密度510偶數號習題答案511