基础力学的重要性，以及力学与数学的关系

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上了很多年的工科的理论力学课程，一直以来，都有同学认为这门课不好学，事实上力学课程都是每年的挂科大户，随着培养计划的逐渐修订，本科总学时的缩减，力学课程的学时也在不断的缩减，这就学生的自学能力提出了更高的要求。

事实上，学习任何一门课程，最重要的一点是从思想上重视这门课程，而教条式的强调用功往往并不见得有效果，所以，其核心和关键是要认识到这门课程的重要性，从而培养出对这门课程的兴趣。

基础力学在工科系列课程中是重要的技术基础课程，说句通俗的话，就是联系基础课程（高等数学、大学物理）和后续准专业课程、专业课程（机械原理，机械设计）的桥梁和纽带。中国的文章讲究“起承转合”，基础力学就是这个“承”。

力学的重要性和学习它的兴趣

以理论力学来说，它可以分成三个大篇章，静力学、运动学和动力学。其中，静力学是研究物体平衡的条件和规律，并加以应用。从这个层面上说，日常生活中所有平衡的物体都与之相关。比如设计一个电脑椅，那么电脑椅的支腿应该多粗才能既满足要求，又不至于材料浪费，那么首先要解决的问题是这个支腿受到多大力的作用，这是理论力学要解决的问题，知道了多大的力，才可以有设计支腿截面形状的依据，才能进行设计，这又是材料力学所要解决的问题。从大的结构来说，建筑设计中的框架结构是否合理，材料应用是否得当，固然是钢结构专业课程、结构力学所要解决的问题，但是离开了理论力学静力学的基础，则是完全没有办法解决的。所以，静力学是和后续的材料力学、结构力学、机械设计等课程密切相关的。

而从运动学来说，它研究的虽然是纯粹的运动几何关系，也就是说位移、速度、加速度、运动方程、轨迹方程这样一些问题，但是它着重于描述机构的运动规律，而机构的运动规律正是任何机械完成其功能所要考虑的必要条件。比如，曲柄连杆机构、双摇杆机构、凸轮机构等，这些内容是和后续的机械原理课程紧密相联系的。举个例子来说，在运动学中，如果把平面运动的瞬心法的原理搞懂，那么机械原理中的瞬心法完全是一个模子里的产物，自然就很容易理解。

至于动力学，是研究运动和力的关系，机械设计中选择电机需要计算额定功率，而功率的计算和动力学有莫大的关系。另外，理论力学中动平衡可以解决机械设计中的振动问题，动力学普遍定理所构造的力的量和运动量的各种关系，也为机械设计中的动力问题提供了理论基础。

当然，激发对力学学习的兴趣，仅仅知道课程的地位是不够的。作为独立的理论力学课程而言，其基本理论和基本概念有很多也可以直接转化为创新能力，比如剃须刀从单头到多头再到平动模式的转变，体现了一个非常简单的力学原理直接转化为创造力和生产力的生动案例。将力学融入到生活中，通过自己的观察和实践，才能更加深刻地认识到公式背后所蕴含的深刻原理。为什么走钢丝的人需要拿一根很长的平衡杆？为什么要倒圆角？为什么地震导致有些房屋直接倒塌而有些房屋却仅仅是结构发生变形？这些问题如果不是想当然，而是去思考其所以然，你可能会体会到知识带给你的乐趣。

关于力学与数学

有些同学认为，力学学习太难了，最主要的原因是需要太多的数学。那么我告诉你，首先你自己要克服畏难情绪。事实上，理论力学和材料力学所用到的数学工具大多数还是初等代数，用到微积分的求导、积分运算也是对于类似与多项式一类的较为简单的函数，工科理论力学和材料力学并没有用到太多复杂的数序工具。如果你主观思想上就认为那是个难的东西，而直接“投降”，相信你也没有能力应对将来更大，更多的困难。

不可否认的是，力学与数学有着天然的联系。但是在基础力学中，我们暂时还不需要那么复杂的数学。即便是到了结构力学，初等代数的数学工具仍然是主导的，也仅仅是用到了少量的矩阵运算。只有到弹性力学，才会涉及到偏微分方程、较为复杂的矩阵运算。但这些可能都是研究生阶段的事情了。当然我不是说你不用学数学，任何理科、工科的东西到了最后都是数学问题，把数学学好自然是有益无害的。顺便说说钢结构方向的课程，有同学因为钢结构要学结构力学、有限元这些东西，怕数学，怕学不会，怕比其他方向辛苦，这真是一个很大的错误。实际上学习任何一门东西都不是通过不劳而获得来的，本科阶段的结构力学、有限元从某种程度上说，并不见得比自动控制难。

来源：CubicL基础力学教学茶馆微信公众号（ID：CubicLME）