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力学的起源及经典力学发展简史

1.力学的起源

力学知识最早起源于人们对自然现象的观察和在生产劳动中的经验,人类早期的生产实践活动就是力学最初的起源。

人们在建筑、灌溉等劳动中使用杠杆、斜面、汲水器具等,逐渐积累起对物体在力作用下运动、平衡情况的认识;人们从对日、月运行的观察和弓箭、车轮等的使用过程中了解了一些简单的运动规律,从而扩展了人们对力、运动的认知,但是人们对力和运动之间的关系的了解,是在欧洲文艺复兴时期之后才逐渐有了正确的认识。

在16世纪到17世纪年间,力学开始逐步发展成为一门独立的、系统的学科。

2.经典力学发展简史

古希腊的阿基米德对杠杆平衡、物体重心位置、物体在水中受到的浮力等做了系统的研究,认知了它们的基本规律,初步奠定了静力学的理论基础即平衡理论的基础。

伽利略通过对拋体和落体的研究,在实验研究和理论分析的基础上,最早阐明自由落体运动的规律,提出加速度的概念,提出惯性定律,并用以解释地面上的物体和天体的运动。17世纪末牛顿继承和发展了前人的研究成果(特别是开普勒的行星运动三定律),提出了物体运动三定律,从而使经典力学形成系统的理论。根据牛顿三定律和万有引力定律成功地解释了地球上的落体运动规律和行星的运动轨道,伽利略、牛顿等科学家的研究成果奠定了力学的基础,牛顿运动三定律的建立标志着力学开始成为一门科学。

1687年牛顿发表了《自然哲学的数学原理》,1900年普朗克的量子力学与随后1905年爱因斯坦的狭义相对论的提出,引起了整个自然科学的两次革命。对力学的发展来说,这两件事是具有里程碑意义的两个重要历史事件。整个力学的发展历史以这两个重要历史事件为分界线大致分为三个阶段。

第一阶段:在1687年之前,力学的发展以积累资料为主要特征,而且最主要的资料是天文观测资料,另外还有静力学知识的积累与完善。这个阶段对力学做出突出贡献的是阿基米德。

第二阶段:在1687年之后到1900年之前,力学的发展是经典力学从基本要领、基本定律到建成理论体系的阶段。这个阶段有包括伽利略、牛顿等一大批科学家为经典力学的确立打下了坚实的基础。

第三阶段:在1900年之后,也就是牛顿之后,经典力学又有了新的发展,这一阶段主要是后人对经典力学的表述形式和应用对象进行了拓展和完善。在这一阶段为力学学科发展做出突出贡献的科学家很多,主要有达朗贝尔、拉格朗日、欧拉等等。

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