力學主要分支的建立（19世紀）
19世紀,歐洲主要國家相繼完成了產(chǎn)業(yè)革命.以機器為主體的工廠制度代替了手工業(yè)和工場手工業(yè).大機器生產(chǎn)對力學提出更高的要求.客觀現(xiàn)實促進了力學在工程技術(shù)和應(yīng)用方面的發(fā)展.另一方面,一些學者又竭力實現(xiàn)力學體系的完善化,把力學同當時蓬勃發(fā)展的數(shù)學理論廣泛結(jié)合,促使力學原理的應(yīng)用范圍從質(zhì)點系、剛體擴大到可變固體和流體.彈性固體和粘性流體的基本方程同時誕生,標志著數(shù)學彈性力學和水動力學兩分支的建立,也標志著力學開始從物理學中分離出來.
結(jié)構(gòu)力學和彈性力學 19世紀中固體方面的力學的發(fā)展，除材料力學更趨完善并逐漸
發(fā)展為桿件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)力學外,主要是數(shù)學彈性力學的建立。材料力學、結(jié)構(gòu)力學與當時土木建筑技術(shù)、機械制造、交通運輸?shù)让芮邢嚓P(guān)，而彈性力學在當時很少有直接的應(yīng)用背景，主要是為探索自然規(guī)律而作的基礎(chǔ)研究。
1807年T.楊提出彈性模量的概念,指出剪切和伸縮一樣,也是一種彈性變形.雖然楊氏模量的形式與現(xiàn)代定義不一樣,但楊的工作成為彈性理論建立的前奏。彈性力學基本方程建立后A.J.C.B.de圣維南著手方程求解，得到一些有價值的原則結(jié)果。
水力學和水動力學 這一時期內(nèi)有關(guān)流體方面的力學發(fā)展情況類似于固體方面，在實踐
的推動下水力學發(fā)展出不少經(jīng)驗公式或半經(jīng)驗公式；另一方面在數(shù)學理論上zui主要的進展是粘性流體運動基本方程，即納維-斯托克斯方程的建立。
力學知識zui早起源于對自然現(xiàn)象的觀察和生產(chǎn)勞動中的經(jīng)驗。人們在建筑、灌溉等勞動中使用杠桿、斜面、吸水器具，逐漸積累起對平衡物體受力情況的認識。古希臘的阿基米德對杠桿平衡、物體重心位置、物體在水中受到浮力等作了系統(tǒng)的研究，確定它們的基本規(guī)律，初步奠定了靜力學即平衡理論的基礎(chǔ)。古代人還從對日、月運行的觀察和弓箭、車輪等使用中了解一些簡單的運動規(guī)律，如勻速的移動和轉(zhuǎn)動。但是對力和運動之間的關(guān)系，只是在歐洲文藝復(fù)興時期以后逐漸有了正確的認識。伽利略在實驗研究和理論分析的基礎(chǔ)上，zui早闡明自由落體運動的規(guī)律，提出加速度的概念。I.牛頓繼承和發(fā)展前人的研究成果（特別是J.開普勒的行星運動三定律）,提出物體三定律.伽利略、牛頓奠定了動力學的基礎(chǔ)。牛頓運動定律的建立標志著力學開始成為一門科學。此后力學的進展在于它所考慮的對象由單個的自由質(zhì)點轉(zhuǎn)向受約束的質(zhì)點系；這方面的標志是J.Ie.R.達朗伯提出的達朗伯原理和J.-L.拉格朗日建立的分析力學。L.歐拉又進一步把牛頓運動定律推廣用于剛體和理想流體的運動方程。歐拉建立理想流體的力學方程可看作是連續(xù)介質(zhì)力學的肇端。至此以前，有關(guān)固體的彈性、流體的粘性、氣體的可壓縮性等的物質(zhì)屬性方程已經(jīng)陸續(xù)建立。運動定律和物性定律這二者的結(jié)合，促使彈性固體力學基本理論和粘性流體力學基本理論孿生于世。在這方面作出貢獻的是C.-L.-M.-H.納維、A.-L.柯西、S.-D.泊松、G.G.斯托克斯等人。彈性力學和流體力學基本方程建立，使得力學逐漸脫離物理學而成為獨立學科。另一方面，從拉格朗日分析力學基礎(chǔ)上發(fā)展起來的哈密頓體系，繼續(xù)在物理系中起作用。從牛頓到哈密頓的理論體系組成物理學中的經(jīng)典力學和牛頓力學。在彈性和流體基本方程建立后,所給出的方程一時難以求解，工程技術(shù)中許多應(yīng)用力學問題還須依靠經(jīng)驗或半經(jīng)驗的方法解決。這使得19世紀后半葉在材料力學、結(jié)構(gòu)力學同彈性力學之間，水利學和水動力學之間一直存在著風格上的顯著差別.到20世紀初,在流體力學和固體力學中，實際應(yīng)用同數(shù)學理論的上述兩個方面開始結(jié)合，此后力學便蓬勃發(fā)展起來，創(chuàng)立了許多新理論，同時也解決了工程技術(shù)中大量的關(guān)鍵性問題,如航空工程中的聲障問題和航天工程中的熱障問題。這種理論和實際密卻結(jié)合的力學的先導(dǎo)者是L.普朗特和T.von卡門。他們在力學研究工作中善于從復(fù)雜的現(xiàn)象中洞察事物本質(zhì)，又能尋找合適的解決問題的數(shù)學途徑，逐漸形成一套*的方法。從60年代起，電子計算機應(yīng)用日廣，力學無論在應(yīng)用上或理論上都有了新的發(fā)展。力學繼承它過去同航空和航天工程技術(shù)結(jié)合的傳統(tǒng)，在同其他各種工程技術(shù)以及同自然科學的其他學科的結(jié)合中，開拓自己新的應(yīng)用領(lǐng)域。
力學在中國的發(fā)展經(jīng)歷了一個特殊的過程。與古希臘幾乎同時，中國古代對平衡和簡單的運動形式就已具備相當水平的力學知識，所不同的是未建立起象阿基米德那樣的理論系統(tǒng)。在文藝復(fù)興前的約一千年時間內(nèi)，整個歐洲的科學技術(shù)進展緩慢，而中國科學技術(shù)的綜合性成果甚稱，其中有些在當時世界居于地位。這些成果反映出豐富的力學知識，但終未形成系統(tǒng)的力學理論。到明末清初，中國科學技術(shù)已顯著落后于歐洲。經(jīng)過曲折的過程，到19世紀中葉，牛頓力學才由歐洲傳入中國。以后，中國力學的發(fā)展便隨同世界潮流前進。
經(jīng)典力學的建立（17世紀初－18世紀末）
近二百年中，歐洲資本主義生產(chǎn)方式陸續(xù)取代了封建的生產(chǎn)方式。商業(yè)和航海的迅速發(fā)展，需要科學技術(shù)。17世紀中葉，歐洲各國紛紛成立科學院，創(chuàng)辦科學期刊。航海需要觀測，天文觀測和對天體運動規(guī)律的研究受到重視。從力學學科本身說，天體受力和運動比地上物體的受力和運動單純。因此，力學中的規(guī)律往往首先在天體運行研究中被發(fā)現(xiàn)。
動力學 伽利略對動力學的主要貢獻是他的慣性原理和加速度實驗。他研究了地面
上自由落體、斜面運動、拋射體等運動, 建立了加速度概念并發(fā)現(xiàn)了勻加速運動的規(guī)律。C.惠更斯在動力學研究中提出向心力、離心力、轉(zhuǎn)動慣量、復(fù)擺的擺動中心等重要概念。I.牛頓繼承和發(fā)展了這些成，提出物體運動規(guī)律和萬有引力定律。運動三定律是:
*定律: 任何一個物體將保持它的靜止狀態(tài)或作勻速直線運動，除非有施加
于它的力迫使它改變此狀態(tài)。
第二定律: 物體運動量的改變與施加于的力成正比，并發(fā)生于該力的作用線方
向上。
第三定律: 對于任何一個作用必有一個大小相等而方向相反的反作用。
歐拉是繼牛頓以后對力學貢獻zui多的學者.除了對剛體運動列出運動方程和動力學方程并求得一些解外,他對彈性穩(wěn)定性作了開創(chuàng)性的研究,并開辟了流體力學的理論分析,奠定了理想流體力學的基礎(chǔ),在這一時期經(jīng)典力學的創(chuàng)建和下一時期彈性力學、流體力學成長為獨立分支之間,他起到了承上啟下的作用.
靜力學和運動學 靜力學和運動學可以看作是動力學的組成部分,但又具有獨立的性
質(zhì).它們是在動力學之前產(chǎn)生的,又可以看作是動力學產(chǎn)生的前提。斯蒂文從“*運動不可能”公設(shè)出發(fā)論證力的平行四邊形法則，他還在前人用運動學的觀點解釋平衡條件的基礎(chǔ)上，得到虛位移原理的初步形式。為拉格朗日的分析力學提供依據(jù)。力系的簡化和平衡的系統(tǒng)理論，即靜力學的體系的建立則是L.潘索在《靜力學原理》一書中完成的。在運動學方面,伽利略提出加速度以后，惠更斯考慮點在曲線運動中的加速度。剛體運動學的研究成果則屬于歐拉、潘索。物理學家A.-M安培提出“運動學”一詞，并建議把運動學作為力學的獨立部分。至此，力學明確分為靜力學、運動學、動力學三部分。
固體和流體的物性 在建立運動和平衡基本定律的同時，有關(guān)物質(zhì)力學性能的基本定
律也在實驗的基礎(chǔ)上建立起來。R.胡克1660年在實驗室中發(fā)現(xiàn)彈性體的力和變形之間存在著正比關(guān)系。在流體方面，B.帕斯卡指出不可壓縮靜止流體各向壓力（壓強）相同。牛頓在《自然哲學的數(shù)學原理》中指出流體阻力與速度差成正比，這是粘性流體剪應(yīng)力與剪應(yīng)變之間正比關(guān)系的zui初形式.1636年M.梅森測量了聲音的速度。R.玻意耳于1662年和E.馬略特于1676年各自獨立地建立氣體壓力和容積關(guān)系的定律。上述對物性的了解對后來彈性力學、粘性流體力學、氣體力系等學科的出現(xiàn)作了準備。
應(yīng)用力學 許多學者的研究工作是和工匠一起進行的。惠更斯和一些鐘表匠一起制
造鐘表。玻意耳和工匠帕潘一起研制水壓機。A.帕倫不僅研究梁的彎曲問題，也研究水輪機的效率問題。許多有工程實際意義的方法產(chǎn)生了，如蘭哈爾的半圓拱的計算方法，靜力學中伐里農(nóng)的索多邊形方法。
研究方法
力學研究方法遵循認識論的基礎(chǔ)法則：實踐－理論－實踐。力學作為基礎(chǔ)科學和作為技術(shù)科學從不同側(cè)面反映這個法則。力學家們根據(jù)對自然現(xiàn)象的觀察，特別是定量觀察的結(jié)果，根據(jù)生產(chǎn)工程中積累的經(jīng)驗或數(shù)據(jù)的關(guān)系。為了使這種關(guān)系反映事物的本質(zhì)，力學家要善于抓住起主要作用的因素，摒棄或暫時摒棄一些次要因素。力學中把這種過程稱為建立模型。質(zhì)點、質(zhì)點系、剛體、彈性體、粘性流體、連續(xù)介質(zhì)等各種不同模型。在模型的基礎(chǔ)上可以運用已知的力學的或物理學的規(guī)律（必要時作一些假設(shè)）以及合適的數(shù)學工具進行理論上的演繹中，為使理論具有更高的概括性和更廣泛的適用性，往往采用一些無量綱參數(shù)如雷諾數(shù)、馬赫數(shù)、泊松比等。這些參數(shù)既反映物理本質(zhì)，又是單純數(shù)字，不受尺寸、單位制、工程性質(zhì)、實驗裝置類型的牽制。根據(jù)*個實踐環(huán)節(jié)所得理論結(jié)論建立的模型是否合理，有待于新的觀測、工程實踐或者科學實驗等第二個實踐環(huán)節(jié)加以驗證。采用上述無量綱參數(shù)以及通過有關(guān)的量綱分析使得這種驗證能更廣泛的范圍內(nèi)進行。對一個單獨的類型課題或研究任務(wù)來說，這種實踐和理論環(huán)節(jié)不一定能分得清，也可能和其他課題或任務(wù)的某個環(huán)節(jié)相互交叉，相互影響。課題或任務(wù)中每一項具體工作又可能只涉及一個環(huán)節(jié)或一個環(huán)節(jié)的一部分。因此，從局部看來，力學研究工作方式是多樣的：有些只是純數(shù)學的推理，甚至著眼于理論體系在邏輯上的完善化；有些著重數(shù)值方法和近似計算；有些著重實驗技術(shù)；有些著重在天文觀測和考察自然現(xiàn)象中積累數(shù)據(jù)；而更大量的則是著重在運用現(xiàn)有力學知識來解決工程技術(shù)中或探索自然界奧秘中提出的具體問題。每一項工程又都需要具備自身有關(guān)的知識和其他學科的配合。數(shù)學推理需要各種現(xiàn)代數(shù)學知識，包括一些抽象數(shù)學分支的知識。數(shù)值方法和近似計算要了解計算技術(shù)、計算方法和計算數(shù)學?，F(xiàn)代的力學實驗設(shè)備，諸如大型的風洞、水洞，它們的建立和使用本身就是一個綜合性的科學技術(shù)項目，需要多工種、多學科的協(xié)作。應(yīng)用研究更需要對運用對象的工藝過程、材料性質(zhì)、技術(shù)關(guān)鍵等有清楚的了解。在力學研究中既有細致的、獨立的分工，又有綜合的、全面的協(xié)作。從力學研究和對力學規(guī)律認識的整體來說，實踐是檢驗理論正確與否的*標準。以上各種工作都是力學研究*的部分。
學科性質(zhì)
力學原是物理學的一個分支。物理科學的建立則是從力學開始的。在物理科學中，人們曾用純粹力學理論解釋機械運動以外的各種形式的運動,如熱、電磁、光、分子和原子內(nèi)的運動等。當物理學擺脫了這種機械（力學）的自然觀而獲得健康發(fā)展時，力學則在工程技術(shù)的推動下按自身邏輯進一步演化，逐漸從物理學中獨立出來。20世紀初，相對論指出牛頓力學不適用于速度接近光速或者宇宙尺度內(nèi)的物體運動；20年代，量子力學指出牛頓力學不適用于微觀世界。這反映人們對力學認識的深化，即認識到物質(zhì)在不同層次上的機械運動規(guī)律是不同的。通常理解的力學只以研究宏觀的機械運動為主，因而有許多帶“力學”名稱的學科如熱力學、統(tǒng)計力學、相對論力學、電動力學、量子力學等習慣上被認為是物理學的分支，而不屬于力學的范圍。但由于歷*的原因，力學和物理學仍有著特殊的親緣關(guān)系，特別是在以上各“力學”分支和牛頓力學之間，許多概念、方法、理論都有不少相似之處。
力學與數(shù)學在發(fā)展中始終相互推動，相互促進。一種力學理論往往和相應(yīng)的一個數(shù)學分支相伴產(chǎn)生，如運動基本定律和微積分，運動方程的求解和常微分方程定性理論，彈性力學及流體力學的基本方程和數(shù)學分析理論，天體力學中運動穩(wěn)定性和微分方程定性理論等。有人甚至認為力學是一門應(yīng)用數(shù)學。但是力學和物理學一樣，還有需要實驗基礎(chǔ)的一面，而數(shù)學尋求的是比力學更帶普遍性的數(shù)學關(guān)系，兩者有各自的研究對象。
力學同物理學、數(shù)學等學科一樣，是一門基礎(chǔ)學科，它所闡明的規(guī)律帶有普遍性質(zhì)。
力學又是一門技術(shù)科學，它是許多工程技術(shù)的理論基礎(chǔ)，又在廣泛的應(yīng)用工程中不斷得到發(fā)展。當工程學還只分民用工程學（即土木工程學）和軍事工程學兩大分支時。力學在這兩個分支中以起著舉足輕重的作用。工程學越分越細，各分支中許多關(guān)鍵性的進展都有賴于力學中有關(guān)運動規(guī)律、強度、剛度等問題的解決。力學和工程學的結(jié)合促使工程力學各分支的形成和發(fā)展?，F(xiàn)在，無論是歷史較久的土木工程、生物醫(yī)學工程等，都或多或少有工程力學的活動場地。力學作為一門技術(shù)科學，并不能代替工程學，只是指出工程技術(shù)中解決力學問題的途徑，而工程學則從更綜合的角度考慮具體任務(wù)的完成。同樣地，工程力學也不能代替力學，因為力學還有探索自然界一般規(guī)律的任務(wù)。
力學既是基礎(chǔ)科學又是技術(shù)科學這種二重性，有時難免會引起側(cè)重基礎(chǔ)研究一面和側(cè)重應(yīng)用研究一面的力學家之間不同看法。但這種二重性也使力學家感到自豪，他們?yōu)闇贤ㄈ祟愓J識自然界和改造自然兩個方面作出了貢獻
學科分類
力學可粗分為靜力學、運動學和動力學三部分，靜力學研究力的平衡或物體的靜止問題；運動學只考慮物體怎樣運動，不討論它與所受力的關(guān)系；動力學討論物體運動和所受力的關(guān)系。
力學也可按所研究的對象區(qū)分為固體力學、流體力學和一般力學三個分支，流體包括流體和氣體。固體力學和流體力學可統(tǒng)稱為連續(xù)介質(zhì)力學，它們通常都采用連續(xù)介質(zhì)模型。固體力學和流體力學從力學分出后，余下部分組成一般力學。一般力學通常是指以質(zhì)點、質(zhì)點系、剛體、剛體系為研究對象的力學，有時還把抽象的動力學系統(tǒng)也作為研究對象。一般力學除了研究離散系統(tǒng)的基本力學規(guī)律外，還研究某些與現(xiàn)代工程技術(shù)有關(guān)的新興學科的理論。一般力學、固體力學、流體力學這三個主要分支在發(fā)展過程中又因?qū)ο蠡蚰Ｐ偷牟煌霈F(xiàn)一些分支學科和研究領(lǐng)域。屬于一般力學的有理論力學（狹義的）、分析力學、外彈道學、振動理論、剛體動力學、陀螺力學、運動穩(wěn)定性等。屬于固體力學的有早期形成的材料力學、結(jié)構(gòu)力學，稍后形成的彈性力學、塑性力學，近期出現(xiàn)的散體力學、斷裂力學等流體力學是由早期多相流體力學、滲流力學、非牛頓流體力學等分支。各分支學科間的交叉結(jié)果又產(chǎn)生粘彈性理論、流變學、氣動彈性力學等。
力學也可按研究時所采用的主要手段區(qū)分為三個方面: 理論分析、實驗研究和數(shù)值計算。實驗力學包括實驗應(yīng)力分析、水動力學實驗和空氣動力實驗等。著 用數(shù)值計算手段的計算力學是廣泛使用電子計算機后出現(xiàn)的，其中有計算結(jié)構(gòu)力 學、計算流體力學。對一個具體的力學課題或研究項目，往往需要理論、實驗和 計算三方面的相互配合。
力學在工程技術(shù)方面的應(yīng)用結(jié)果形成工程力學或應(yīng)用力學的各種學科分支， 諸如土力學、巖石力學、爆炸力學、復(fù)合材料力學、工業(yè)空氣動力學、環(huán)境空氣 動力學等。
力學和其他基礎(chǔ)科學的結(jié)合也產(chǎn)生一些分支，zui早的是天文學結(jié)合產(chǎn)生的天體力學。在20世紀特別是60年代以來，出現(xiàn)更多的這類交叉分支，其中有物理力學、 物理－化學流體動力學、等離子體動力學、電流體動力學、磁流體力學、熱彈性力 學、理性力學、生物力學、生物流變學、地質(zhì)力學、地球動力學、地球構(gòu)造動力學、 地球流體力學等。
力學分支的這種錯綜復(fù)雜情況是自然科學研究中綜合和分析這兩個不可分割的方面在力學發(fā)展過程中的反映。科學的發(fā)展總是分中有合，合中有分。
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