留学资讯 一手掌握

工程力学是工程学科中的一个重要分支，它研究物体受力和运动的行为。在工程力学中，有几个重要的定理和原理：

1、惯性定律（牛顿第一定律）；

2、动力学定律（牛顿第二定律）；

3、作用与反作用定律（牛顿第三定律）；

4、动量守恒定律；

5、力矩平衡定律；

6、齐次平衡方程（欧拉方程）；

7、应力-应变关系；

小编将按这个系列逐一介绍各个定律，有兴趣的同学们可以找到对应的章节查看！今天我们先介绍牛顿第一定律。

牛顿第一定律，也称为惯性定律，是经典力学中的一条基本定律，由英国物理学家艾萨克·牛顿在《自然哲学的数学原理》中提出。

针对该定律的表述如下：“物体在没有受到外力作用时将保持静止状态或匀速直线运动。”这意味着如果一个物体处于静止状态，它将保持静止，不会自发地开始移动。同样，如果一个物体正在以匀速直线运动，它将继续以相同的速度和方向移动，直到受到外力的作用。

这个定律背后的基本思想是惯性。惯性是物体保持其状态（静止或匀速运动）的性质。物体具有惯性，意味着它会抵抗状态的改变，除非有外力作用。

牛顿第一定律的适用范围是宏观物体的运动，当物体的尺度较小（接近原子尺度）或速度接近光速时，相对论效应将变得显著，第一定律的简单描述可能不再适用。作为经典力学的基础之一，它为我们理解物体运动的特性和行为提供了重要的基础。

接下来为了更好理解第一定律，我们例举一些在工程力学里的定律应用。

汽车的启动

当你在汽车上踩下刹车并释放离合器时，汽车不会立即启动，而是保持静止。这是因为汽车处于静止状态，根据牛顿第一定律，汽车保持静止直到受到外力（例如发动机推力）的作用才开始运动。

物体的滑动和停止

当一个物体处于光滑的水平面上，没有外力作用时，它将保持静止。同样，如果一个物体正在以匀速滑动，没有外力作用时，它将继续以相同的速度滑动。

建筑物的平衡

在建筑物的结构设计中，必须保持各个结构元件的力学平衡。根据牛顿第一定律，建筑物的各个部分受力平衡，才能保持稳定，不会发生意外的倒塌。

高速列车的行驶

当高速列车在平直轨道上以恒定速度行驶时，乘客在车厢内会感觉到相对静止，因为牛顿第一定律要求列车继续以恒定速度前进，除非受到外力的作用。

物体的静止

如果一个物体处于静止状态，没有受到外力作用，那么根据牛顿第一定律，它将保持静止，不会自发地开始运动。

这些例子展示了牛顿第一定律在工程力学中的应用。它帮助工程师理解和分析物体的运动行为，设计稳定和可靠的结构，并考虑外力对系统的影响。

作为重要的定律，我们需要清楚了解其在工程力学中起到的方向和作用：

运动和静止状态的预测

牛顿第一定律使得工程师能够预测物体在没有外力作用下的运动和静止状态。这对于设计和分析工程系统非常关键，例如建筑物、桥梁、机械装置等。

结构稳定性分析

工程力学中的结构稳定性分析需要考虑物体受力平衡的情况。牛顿第一定律提供了关于物体静止或匀速直线运动的条件，这有助于工程师确定结构的稳定性和安全性。

质量和惯性的考虑

牛顿第一定律将物体的质量与其惯性联系在一起。在工程力学中，考虑物体的质量和惯性对于分析和预测物体的响应和行为至关重要。

建立力学模型

牛顿第一定律提供了建立力学模型的基础。通过将物体的运动状态和受力情况建模为符合牛顿第一定律的系统，工程师可以进行力学计算和预测。

动力学分析

牛顿第一定律为动力学分析提供了基础。它与牛顿第二定律相互补充，帮助工程师理解和分析物体的加速度和力学行为。

工程系统设计

在工程系统的设计过程中，牛顿第一定律帮助工程师考虑系统的稳定性、响应和运动特性，以确保系统的可靠性和安全性。

以上就是牛顿第一定律在工程力学中起到了基础性和关键性的作用。它为工程师提供了描述、分析和预测物体行为的基本原则，帮助设计和构建稳定、安全的工程系统。大家如果在学习过程中遇到了困难，可以试试洋蜜蜂辅导。我们提供优质的老师为你1v1辅导，提供专业留学辅导：数学Mathematics、物理physics、化学chemistry、生物biological sciences、地球科学earth scaiences、计算机科学computer sciences、医学medicine、工程学Engineering、会计Accounting、统计学statistics、精算科学Actuarial Science等涵盖大学90%以上科目。