力学的发展历程

2．力学的发展历程

力学的起源与人类活动密切相关。力学知识最早起源于对自然现象的观察和在生产劳动中积累的经验。人们在生产灌溉、建筑等劳动中常常使用斜面、杠杆、汲水等器具，在使用过程中逐渐积累了对平衡物体受力情况的初步认识。例如，有一个人要将一块大石头搬起来，用手搬会感觉很费力，或者石头太大，他即使很用力也搬不起来，在这种情况下，他便会用棍子去撬。事实上，这就是一个力学知识的运用。

此外，古代人从对日、月运行的观察和弓箭、车轮等的使用中，逐渐掌握了一些简单的运动规律，如匀速移动、转动。西方国家在欧洲文艺复兴时期及以后，人们对力和运动之间的关系逐渐有了正确的认识。

拱形的结构更耐压，古人在生产中不断总结力学知识

古希腊的阿基米德初步奠定了静力学即平衡理论的基础，对杠杆平衡、物体重心位置、物体在水中受到的浮力等进行了比较全面的研究，同时还确定了它们的基本规律。

伽利略以实验研究和理论分析为基础，提出了加速度的概念，最早阐明了自由落体运动的规律。

牛顿以前人的研究成果(特别是开普勒的行星运动三定律)为基础，最早提出了物体运动三定律以及力与物体运动之间的关系。牛顿运动定律的提出，标志着力学开始成为一门科学。伽利略、牛顿等科学家奠定了力学的基础，为力学的发展和研究作出了巨大贡献。

早期，力学的研究对象是单个的自由质点，后来，便转向了受约束的质点和受约束的质点系。其中，达朗贝尔提出的达朗贝尔原理和拉格朗日建立的分析力学是这方面的标志。

后来，牛顿运动定律被欧拉进一步用于刚体和理想流体的运动方程中，这标志着连续介质力学的开始。

弹性固体力学基本理论和粘性流体力学基本理论，在运动定律和物性定律这二者的推动下，同时问世。其中纳维、柯西、泊松、斯托克斯等人，在这方面颇有作为。弹性力学和流体力学基本方程的建立，标志着力学开始逐渐脱离物理学成为一门独立的全新的学科。

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肥皂泡为什么都是滚圆的？

在吹泡泡的过程中，肥皂水分子会形成球体以达到最小的表面 ，吹气形成的水泡薄膜在这么强大的力量下很快破裂，在空气中无法形成泡泡。加入洗洁精后情况就不一样了，水分子分散开，吸引力减弱，吹入空气就形成了肥皂泡。大家都知道，在同样体积的情况下，球体的表面积是最小的。对于肥皂泡而言，由于表面张力的存在，肥皂泡的薄膜会尽可能收缩到最小，直到里面的空气被压得不能再小为止。所以，肥皂泡都是滚圆滚圆的。

物理学中的经典力学，是由牛顿到汉密尔顿的理论体系所组成的。在建立弹性和流体基本方程之后，暂时难以解答所给出的方程，而且工程技术中有许多应用力学问题还需要依靠经验或半经验的方法来解决。正由于此，19世纪后期，材料力学、结构力学与弹性力学之间，水力学与水动力学之间在形式上仍然有着明显的差别。

弹簧被压缩或拉伸会产生力

新的数学理论和方法于20世纪初期出现，在此期间，力学研究也迅速发展起来。与此同时，还创立了很多新理论，解决了许多在工程技术中遇到的重点问题，例如航空工程中的声障、热障等问题。此时，普朗特和卡门成为这一领域中的先驱，他们善于在力学研究工作中，从复杂的现象中洞察事物的本质。不仅如此，他们还能寻找合适的解决问题的数学途径，逐渐形成一套特有的方法。20世纪60年代以后，计算机的应用越来越普遍。而力学，无论从应用上还是从理论上都有了进一步的发展。

在我国，力学的发展历程非常特殊。虽然我国几乎与古希腊同时出现力学，而且对平衡和简单的运动形式早已经有了一定水平的力学知识，但与之不同的是还没有建立起像阿基米德那样全面的理论体系。尽管中国古代封建社会科技方面力学运用也曾相当发达和繁荣，但直到封建社会末期的明清时期，第一次工业革命的生产力受到阻挠，中国科学技术于明末清初，就已明显地落后于西方国家。

弓弦的弹性变形产生回复力使箭飞向敌人

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水会流向高处吗？

俗话说：人往高处走，水往低处流。水由于重力作用一般向较低的地方流动，但事实上，水流向哪个方向完全取决于水受的力朝向哪个方向，因为地面上的水受到地球对它的吸引力—重力的影响，所以水往往流向低处。如果水受的力不仅有向下的重力，还有向上的力，而且这两个力的合作用又是向上的情况下，水就会按照合作用力的方向流动了，也就是说水便会向高处流动了。

众所周知，合力与分力都遵守平行四边形这一法则。虽然关于水向上流的说法各不相同，但是最终能够确定下来的是，水的流向自然是严格遵循科学规律的。如果河水仅仅受重力的影响，那么它就不会从低处流向高处的，同样也就违背了客观的物理规律。