静力学发展简史

静力学是力学的一个分支。它主要研究物体在力的作用下处于平衡状态的规律，以及如何建立各种力系统的平衡条件。平衡是物体机械运动的一种特殊形式。严格地说，一个物体相对于惯性参照系处于静止或匀速直线运动的状态，即零加速度状态称为平衡。对于一般工程问题，平衡状态是以地球为参照系来确定的。静力学还研究力系统的简化和物体力分析的基本方法。静力学的简史可以从现存的古代建筑中推断出来，当时的建筑者已经使用了一些从经验中获得的机械知识，为了举起和搬运重物，他们已经能够使用一些简单的机器(如杠杆、滑轮、斜面等)。)。静力学从公元前3世纪开始发展，直到16世纪伽利略奠定了动力学的基础。在此期间，它经历了西欧奴隶社会后期、封建时代和文艺复兴初期。农业和建筑业的需求以及与贸易发展相关的精确测量的需求推动了力学的发展。在使用简单工具和机器的基础上，人们逐渐总结出力学的概念和公理。例如，扭矩的概念来自滑轮和杠杆；由斜面等导出的平行四边形法则。阿基米德是静力学作为一门真正科学的创始人。在他的《平面图的平衡和重心》一书中，他创立了杠杆理论，并奠定了静力学的主要原理。阿基米德的杠杆平衡条件是，如果杠杆两臂的长度与其上物体的重量成反比，那么两个物体必须处于平衡状态。阿基米德是第一个用严密的推理找到平行四边形、三角形和梯形物体重心位置的人。他还用逼近法找到了抛物线段的重心。意大利著名艺术家、物理学家和工程师列奥纳多·达·芬奇是文艺复兴时期第一批跳出中世纪沉闷科学的人之一。他认为实验和用数学解决机械问题具有重要意义。他用力矩法解释了滑轮的工作原理。应用虚位移原理的概念分析了提升机构中的滑轮和杠杆系统。在他的一份草稿中，他还分析了垂直力的分解。对物体的斜面运动和滑动摩擦阻力进行了研究，首先得出滑动摩擦阻力与物体的摩擦接触面大小无关的结论。在斜面上物体力学问题的研究中，最突出的成就是史蒂文，他获得并证明了平行四边形法则。直到瓦里恩提出著名的瓦里恩定理，静力学才得以完成。何和潘泽的多边形原理是图形静力学的基础。分析力学的概念是由拉格朗日提出的。在他的大型著作《分析力学》中，他根据虚位移原理，用严格的分析方法描述了整个力学理论。伯努利早在1717年就指出了虚位移原理，但应用这一原理解决力学问题的方法的进一步发展及其数学研究是拉格朗日的成就。静力学的内容静力学有三个基本的物理量:力、力偶和力矩。力的概念是静力学的基本概念之一。经验证明，力对已知物体的影响取决于:力的大小(即力的强度)；力的方向；力的作用点。它们通常被称为力的三要素。力的三个元素可以用一条有向线段来表示，即矢量。当两个力大小相等，方向相反，而作用线不在一条线上时，它们被称为力偶。它们是一个*向量，其大小是力乘以两个力的作用线之间的距离，即力臂。方向由右手螺旋尺决定，并垂直于两个力形成的平面。作用在物体上的力的作用可以分为外部作用和内部作用。外部效应是指由力引起的整个物体向外部参照系的运动变化。内部效应是指物体各部分因力而发生的变化。对于刚体，不需要考虑内部效应。静力学只研究最简单的运动状态，即平衡。如果作用在刚体上的两个力系统的外部效应是相同的，那么这两个力系统被称为相等的力系统。如果一个力等于另一个力系统，这个力被称为这个力系统的合力。静力学的全部内容是从几条公理推导出来的。这些公理是人类在长期生产实践中积累的关于力的知识的总结。它们反映了作用在刚体上的力的最简单和最基本的性质。这些公理的正确性可以通过实验来验证，但不能通过更基本的原理来证明。静力学有两种研究方法:一种是几何方法，称为几何静力学或初等静力学；另一种是称为分析静力学的分析方法。几何静力学可以用解析法求解，即通过平衡条件求解未知约束反力的代数方法。静力学问题也可以用图解法来研究，即根据varinon panso提出的力的多边形原理和索的多边形原理，用几何作图法来研究。分析静力学是由拉格朗日提出的。它以虚位移原理为基础，以解析法为主要研究方法。他为任何机械系统的平衡建立了一个通用的标准，所以静力学分析的方法是一种更普遍的方法。静力学在工程技术中应用广泛。例如，房屋和桥梁的应力分析，有效载荷的分析和计算等。