動力學(翻譯版‧原書第12版)（簡體書）

本書是美國高等院校使用量最大的理論力學課程教材，英文版已被“國外高校優秀教材審定委員會”推薦給國內高校使用，為更好地服務於國內高校理論力學課程的教學，該委員會又推薦翻譯本書。本書清晰、全面地介紹了理論力學的原理和應用，全書分為兩冊：靜力學與動力學。本冊為動力學分冊，共11章，包括質點運動學，質點動力學，剛體平面運動的動力學，剛體的空間運動學，剛體的空間動力學和振動。本書可作為普通高校工科各專業理論力學課程雙語教學用書，也可供相關專業的技術人員參考。

本書的目的是清晰、全面地向學生介紹理論力學的原理和應用。為實現這個目標，本書在編寫過程中汲取了許多從事教學工作的評論家和作者的學生的批評及意見。本書為第12版，與前一版相比多處作了較大改進，希望能為教師和學生帶來更大幫助。
新特點基礎題在每章例題之後都安排了基礎題。通過這些題，可以培養學生對一些基本概念的簡單應用能力，使學生掌握處理簡單問題的基本技巧，為後續求解一般問題打下良好基礎。由於附錄已經給出這些問題的全部計算結果和部分解題過程，因此也可將這些題作為延伸性例題。另外，從考試角度，基礎題為學生提供了一種非常高效的學習方式。同時，在理論力學考試準備前期，可以通過這些練習複習基礎知識。
內容修訂本版對書中每一部分內容都進行了仔細核查。為更好地解釋概念，對許多章節的材料進行了重新編寫。為更加突出一些重要概念的應用，增加和更換了部分例題。
概念題每章結尾處通常安排一些概念題，它們與該章節中的力學原理的應用相關。安排這些分析和設計型問題的目的，是引導學生通過照片所描述的實際生活場景進行思考。在學生做過一些相關類型的練習後，可將概念題留為作業或練習。
附加的照片整本書更新或增加近60幅照片，它們反映了本書講授的知識在實際生活中的實用性。這些照片一般用於解釋如何在現實世界中應用力學原理處理問題。在某些章節，也通過照片展示工程師處理實際問題的基本過程：首先必須建立一個便於分析的理想模型，然後畫受力圖，最後應用力學原理求解。
新習題在本版中，新增或更新近800道習題，約佔習題總量的50%。它們涉及航空航天、石油工程和生物力學等領域。新版的習題總量也比上一版增加近17%。
其他特點除了上面提到的新特點外，現將本書正文的一些其他顯著特點敘述如下：
內容組織本版對章節的每一部分都進行了精心組織和安排，包括特定主題的解釋、說明性例題和課外習題。每節的主題作為該節副標題，以黑體字形式表示。這樣做的目的是為引入每個新定義或概念提供一種結構化方法，同時也方便以後的複習和參考。
章節內容每章開篇都以生活或工程中常見的實例為基礎引入和論證一些應用廣泛的力學原理。每章章首部分的粗體圓點清單概括了本章的主要內容。
突出受力圖畫受力圖是求解力學問題的關鍵所在。因此，本書從始至終一直強調“畫受力圖”的重要性。並且通過特定章節和具體例題詳細講解“畫受力圖”的步驟和注意事項。同時，通過相關課外習題的訓練，使學生熟練掌握“畫受力圖”的方法步驟。
分析過程本書第1章16節給出力學問題的一般分析過程。它適用於書中所有類型的習題。在後續章節學習中，這一特點給初學者提供了一種在應用理論時可遵循的合理方法。為闡明這種方法的應用，本書的例題也採用上述方法求解。實際上，隨著學生對相關原理理解的不斷深入和自信心的日漸增強，他們將形成自己的解題過程。
重點這部分主要總結和回顧每節中最重要的概念，並強調這些概念對應用原理求解問題的重要性。
概念的理解本書對各章照片中的力學問題都進行了簡化處理，然後應用力學原理求解這些問題。這樣更便於闡明原理中一些更重要的概念，解釋方程中所涉及術語的物理意義。通過這些簡化應用，不僅增強學生對本學科的興趣和對例題的理解，同時也為學生進一步求解習題奠定了良好基礎。
課外習題除基礎題和概念性習題外，本書還包括如下類型題：
 畫受力圖的習題本書的部分章節包含一些介紹性問題，對於問題中的一些特例僅需畫受力圖便可求解出來。這些習題可使學生清楚“正確畫出受力圖”對求解任何平衡問題都至關重要。
 一般分析和設計題本書的大部分習題取材於工程實際問題。一些習題來自於工業應用的實際產品。希望通過這些實例，激發學生對理論力學的興趣，培養將實際物理描述簡化為理論模型或符號表示（這些描述更便於應用力學原理）的能力。
 計算機的問題本書精心設計了一些習題，這些習題必須通過一定的數值計算才能得出結論，數值求解過程可在台式計算機或可編程便攜計算器上完成。這樣做的好處是既能擴展其他方面的數理分析能力，又能有更多精力關注力學原理應用本身。這種類型習題的題號前加了符號“■”作為標記。
新版中的課外習題非常多，具體可分為三類：一類是比較簡單的習題，書後附錄給出參考答案，題號前沒有任何標記；第二類習題的題號前加上圓點（ ）作為標記，書後附錄給出了建議、關鍵公式和計算結果；最後一類習題的題號前加上星號（*）作為標記，書中沒有給出參考答案。
精確性與前一版相比，新版對書中所有文字和習題解答都進行了校核。除作者以外，還有如下人員參與了校核工作：弗吉尼亞理工大學的Scott Hendricks、南佛羅里達大學的Karim Nohra；勞雷爾技術學院綜合出版服務部的Kurt Norlin。此外，工程師Kai Beng不僅對本書作出精確評論，同時還給出許多內容改進方面的建議。
內容全套書共分為19章。每章內容安排循序漸近，應用力學原理先處理簡單情況，再處理更複雜的情況。
本冊為動力學分冊，共11章。第9章討論質點運動學。隨後在第10章（力和加速度）、第11章（功和能）、第12章（衝量和動量）中討論了質點動力學。在復習1中對這4章涉及的質點動力學概念進行了總結，通過該部分學生可以接觸和解決很多問題。剛體平面運動部分的內容也採用類似的邏輯次序進行組織：第13章（平面運動學）、第14章（力和加速度）、第15章（功和能）、第16章（衝量和動量） ，複習2是對這4章內容的總結和復習。
如果時間允許，剛體空間運動的相關內容可以在課內講解。第17章和第18章分別討論它的運動學和動力學。如果具備必要的數學基礎，第19章（振動）部分可以包含到授課中。某些標有“*”的節，考慮到其已超出基本動力學課程，可以略去不講。但是要注意，這些材料可以做為學習​​更高級課程的基本理論時的參考資料。最後，附錄A列出了求解相關問題所需要的數學公式，附錄B簡要復習了矢量分析，附錄C回顧了鍊式法則的應用。
講授次序的可選擇性根據需要，可按如下次序安排第9章到第16章的內容，並不會影響內容的連續性：第9章和第13章（運動學）、第10章和第14章（力和加速度）、第11章和第15章（功和能）、第12章和第16章（衝量和動量）。
致謝作者力求寫好本書，以引起教師和學生的興趣。在本書這些年的編寫過程中，得到許多人的幫助。我非常感謝他們給予的許多寶貴建議和評述。在這裡，我還要特別感謝下面這些人，在本書第12版的準備過程中，他們提供了許多中肯的建議。
Yesh PSingh，得克薩斯大學聖安東尼奧分校Manoj Chopra，中佛羅里達大學Kathryn McWilliams，薩省大學Daniel Linzell，賓州州立大學Larry Banta，西弗吉尼亞大學Manohar LArora，科羅拉多礦業大學Robert Rennaker，俄克拉荷馬大學Ahmad M Itani，內華達大學另外還有一些人有理由獲得特殊讚譽。Vince O′Brien（項目組管理主任）和Rose Kernan （製作編輯）多年來給予我許多鼓勵和支持。坦誠地講，如果沒有他們的幫助，這本書的全面修訂不可能完成。還有，Kai Beng Yap，我的多年好友和同事，在全書手稿的審核及習題解答的準備過程中給予我極大的幫助。在這份致謝中，我還要特別感謝勞雷爾技術學院綜合出版服務部的Kurt Norlin。在本書出版過程中，我也要感謝我的夫人Conny和女兒Mary Ann給予的幫助，她們承擔了出版底稿準備中的大量校對和打印工作。
最後，我還要感謝我的全體學生和教育工作者們，他們利用大量的休息時間通過電子郵件提供了許多寶貴的建議和意見。由於篇幅所限不能一一列舉，在此謹致以誠摯的謝意。
無論何時收到您關於本版的任何評論、建議或問題，我都將不勝感激。
Russell Charles Hibbelerhibbeler@bellsouthnet動力學基本公式動力學基本公式運動學質點的直線運動變量aa=dvdtv=dsdtads=vdv常量a=acv=v0+acts=s0+v0t+12act2v2=v20+2ac（s- s0）質點曲線運動xyz坐標系vx=x·ax=x¨vy=y·ay=y¨vz=z·az=z¨rθz坐標系vr=r·ar=r¨-rθ·2vθ=rθ· aθ=rθ¨+2r·θ·vz=z·az=z¨ntb坐標系v=s·at=v·=vdvdsan=v2ρρ=［1+（dy/dx）2］3/2｜d2y/dx2 ｜相對運動vB=vA+vB/AaB=aA+aB/A剛體定軸運動變量α常量α=αcα=dωdtω=ω0+αctω=dθdtθ=θ0+ω0t+12αct2ωdω=αdθω2=ω20+2αc（θ-θ0 ）對點Ps=θrv=ωrat=αran=ω2r相對動軸的一般平面運動vB=vA+vB/A（鉸接）aB=aA+aB/A（鉸接）相對動軸和轉軸的一般平面運動vB= vA+Ω×rB/A+（vB/A）xyzaB=aA+Ω·×rB/A+Ω×（Ω×rB/A）+2Ω×（vB/A）xyz+（aB/A）xyz動力學轉動慣量I＝∫r2dm平行軸定理I＝IG+md2迴轉半徑k=Im運動方程質點ΣF＝ma剛體ΣFx=m（aG）x（平面運動）ΣFy=m（aG）yΣMG=IGa或ΣMP=Σ（ μk）P質點的 和能T1+U1－2＝T2動能質點T＝12mv2剛體（平面運動）T＝12mv2G+12IGω2功變力UF＝∫Fcosθds不變力UF＝（Fccosθ）Δs重力UW＝－WΔy彈力Us=-12ks22 -12ks21Couple momentUM=MΔθ功率和效率P＝dUdt=F·vε=P輸出P輸入＝U輸出U輸入保守力的功T1+V1＝T2+V2勢能V＝Vg+Ve 其中Vg=±Wy

出版說明
前言
動力學基本公式
SI詞頭和換算係數
均質固體的重心和慣性矩
第9章 質點運動學
本章目標
9.1 引言
9.2 直線運動：連續運動
9.3 直線運動：不規則運動
9.4 一般曲線運動
9.5 曲線運動：正交分量
9.6 拋體運動
9.7 曲線運動：法向和切向分量
9.8 曲線運動：柱坐標分量
9.9 兩質點**相關運動的分析
9.10 應用平移軸分析兩質點間的相對運動
第10章 質點動力學：力和加速度
本章目標
10.1 牛頓第二運動定律
10.2 動力學基本方程
10.3 質點系的動力學基本方程
10.4 直角坐標形式的動力學基本方程
10.5 法向和切向坐標形式的動力學基本方程
10.6 柱坐標形式的動力學基本方程
*10.7 有心力運動與天體力學
第11章 質點動力學：功和能
本章目標
11.1 力的功
11.2 功能原理
11.3 質點系的功能原理
11.4 功率和效率
11.5 保守力和勢能
11.6 能量守恆定律
第12章 質點動力學：衝量和動量
本章目標
12.1 動量定理
12.2 質點系的動量定理
12.3質點系的動量守恆
12.4碰撞
12.5動量矩
12.6 動量矩定理
12.7 衝量矩和動量矩定理
12.8 流體的穩定流動
*12.9 變質量推進
複習1 質點的運動學與動力學
第13章 剛體平面運動的動力學
本章目標
13.1 剛體的平面運動
13.2 剛體的平移
13.3 剛體的定軸轉動
13.4 絕對運動分析
13.5 相對運動分析：速度
13.6 速度瞬心
13.7 相對運動分析：加速度
13.8 轉動參考系下的相對運動分析
第14章 剛體平面運動的動力學：力和加速度
本章目標
14.1 轉動慣量
14.2 平面運動的動力學方程
14.3 動力學方程：平移
14.4 動力學方程：定軸轉動
14.5 動力學方程：一般平面運動
第15章 剛體平面運動的動力學：功和能
本章目標
15.1 動能
15.2 力的功
15.3 力偶矩的功
15.4 功能原理
15.5 能量守恆定律
第16章 剛體平面運動的動力學：衝量（矩）和動量（矩）
本章目標
16.1 動量和動量矩
16.2 動量定理和動量矩定理
16.3 動量守恆定律和動量矩守恆定律
*16.4 偏心碰撞
複習2 剛體的平面運動學與動力學
第17章 剛體的空間運動學
本章目標
17.1 定點運動
*17.2 固定坐標系或平移-轉動坐標系
中矢量對時間的導數
17.3 一般運動
*17.4 在同時平移和轉動的參考系下
分析相對運動
第18章 剛體的空間動力學
本章目標
*18.1 轉動慣量和慣性積
18.2 動量矩
18.3 動能
*18.4 動力學方程
*18.5 陀螺運動
18.6 無力矩運動
第19章 振動
本章目標
*19.1 無阻尼自由振動
*19.2 能量法
*19.3 無阻尼受迫振動
*19.4 黏性阻尼自由振動
*19.5 黏性阻尼受迫振動
*19.6 電路類比
附錄
附錄A 數學公式
附錄B 矢量分析
附錄C 鏈式法則
附錄D 基礎題的部分解答和答案
附錄E 習題答案