工程力学：动力学

引用

Meriam, J. L., & Kraige, L. G. (2007). Engineering Mechanics: Dynamics (6th ed.). Wiley.

章节概要

第六版是 Meriam 与 Kraige《工程力学》系列中的动力学分册（静力学分册另有自己的 ISBN）。目录共八章，分为两部分，其后是四个附录和索引。出版社的介绍称，本书五十多年来一直为力学原理打下基础，本版有超过40%的作业题是新的，增加了新的例题和更多把理论与应用联系起来的照片，并强烈强调绘制受力图（自由体图），认为这是解决力学问题最重要的技能。

第一部分：质点动力学

前四章依次是：动力学导论；质点运动学；质点动力学（Kinetics）；质点系动力学。运动学（描述运动）与动力学（把运动与力联系起来）的划分直接体现在章节标题里，这一部分最后把质点动力学扩展到质点系。

第二部分：刚体动力学

后四章依次是：刚体平面运动学；刚体平面动力学；刚体三维动力学导论；振动与时间响应。这一部分对有限大小的物体重复“先运动学、后动力学”的模式，先在平面内，再以导论的形式扩展到三维，最后讲振动与时间响应。

附录

附录A，面积惯性矩；附录B，质量惯性矩；附录C，数学专题选编；附录D，常用表格。两个惯性矩附录把面积惯性矩和质量惯性矩集中在一处。

核心概念

第一部分：质点

• 运动学与动力学：先单独描述运动，再把运动与力联系起来。
• 受力图（自由体图）：出版社称本书最强调的技能。
• 质点系：第四章对质点动力学的扩展。

第二部分：刚体

• 刚体平面运动：二维的运动学和动力学。
• 三维动力学：紧接在平面各章之后的导论。
• 振动与时间响应：收尾章节。
• 惯性矩：面积惯性矩和质量惯性矩，见附录A和附录B。

评析

优点

• 清晰的两部分结构。 先质点、后刚体，每部分都是先运动学、后动力学。仅从目录就能看出这一结构，读者能看清每个主题所处的位置。
• 强调解题方法。 出版社明确指出本书强调绘制受力图，并有新的例题，因此全书是通过有步骤的示范来帮助学习的。
• 更新过的习题集。 据出版社介绍，本版超过40%的作业题是新的，这对在不同版本之间重复使用习题集的教师很重要。
• 参考性附录。 面积惯性矩、质量惯性矩、数学专题和常用表格都在同一册书中，常用参考资料就在手边。

局限

• 习题与版本绑定。 40%的新作业题意味着题号与早先版本不同，因此为其他版本编写的题解集和教学大纲无法一一对应。
• 部分内容只是入门。 刚体三维动力学在章节标题中就标明是导论，振动只在最后有一章，所以这两个方向上的进阶学习需要其他书。
• 只讲动力学。 静力学在另一册中，需要平衡方法的读者必须另选一本书。

在课程中的定位

Meriam 和 Kraige 是静力学与动力学书单中的动力学教材。它应在静力学之后阅读，Hibbeler 的 Engineering Mechanics: Statics 是这份书单中的静力学教材；两本书作者和出版社不同，是读者自行选择搭配使用，而非成套的配对。Bird 和 Ross 的 Mechanical Engineering Principles 从简单数学出发，循序渐进地讲授静力学、动力学和基础材料力学，可作为较平缓的起点。Moebs、Ling 和 Sanny 的 University Physics Volume 1 提供运动学、力和能量方面基于微积分的物理背景。

进一步学习方面，Williams 的 Fundamentals of Applied Dynamics 讲授质点和刚体动力学、功能方法、动量、振动以及拉格朗日分析入门；Rao 的 Mechanical Vibrations 深入讨论自由振动和受迫振动，可作为振动一章的后续。

如何使用本书

本书面向在学完静力学之后修读第一门动力学课程的工程专业学生。微积分、矢量代数和一门静力学课程是自然的准备，因为静力学中的受力图和力的平衡是动力学（Kinetics）的出发点。

实用安排：

• 核心： 第一部分按顺序阅读。从第一个动力学章节起就养成画受力图的习惯，因为出版社的强调表明它是本书的基本工具。
• 刚体： 第5章和第6章是第二部分的核心；需要时再读面积和质量惯性矩的附录。
• 选读： 第7章（三维动力学）和第8章（振动），视课程而定。
• 练习： 先做例题，再做作业题，并且总是先画受力图。
• 进度： 如果一学期前半学期学完第一部分，后半学期学第二部分的平面运动各章，则三维动力学和振动两章留给后续课程或自学。
• 检查解题思路： 选择公式之前，先用文字说明每道题是要由力求运动（动力学）还是由几何求运动（运动学）；章节标题正是沿着这条线划分全书的。
• 下一步： 学完第二部分后想深入振动的读者可以读 Rao 的 Mechanical Vibrations，想从分析力学角度学习的读者可以读 Williams。