本書(shū)從常見(jiàn)的日�，F(xiàn)象出發(fā)，揭示其中的力學(xué)原理．闡明力學(xué)規(guī)律，并著重介紹這些原理及規(guī)律在工程實(shí)踐，特別是現(xiàn)代科技中的應(yīng)用，從而展示動(dòng)力學(xué)在認(rèn)識(shí)客觀世界及改造客觀世界中的巨大威力。
本書(shū)匯集了十個(gè)專(zhuān)題。牛頓運(yùn)動(dòng)定律是動(dòng)力學(xué)最基本的定律，用它可以分析慣性系中物體的移動(dòng)運(yùn)動(dòng)，一般讀者基本上都可掌握。在此基礎(chǔ)上，本書(shū)專(zhuān)題二、三分別介紹了非慣性系中的動(dòng)力學(xué)基本方程及描述物體轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)普遍規(guī)律的動(dòng)量矩定理：這就為讀者提供了新的工具，使得分析研究更廣泛的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題成為可能。專(zhuān)題四至十介紹了動(dòng)力學(xué)學(xué)科在工程實(shí)際，特別是現(xiàn)代科技中的應(yīng)用，涉及導(dǎo)航定位、火箭衛(wèi)星、載人航天、陀螺儀器、體育競(jìng)技、大氣氣象等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。文中列舉的大量實(shí)例生動(dòng)地展示了動(dòng)力學(xué)學(xué)科在認(rèn)識(shí)客觀世界及改造客觀世界中的巨大威力。此外，在科技發(fā)展中一些新思想、新理論、新技術(shù)的萌發(fā)、發(fā)展、實(shí)踐到成功的過(guò)程也表明創(chuàng)新思維在創(chuàng)造知識(shí)中的重要作用。而專(zhuān)題一更是力學(xué)發(fā)展史中的一個(gè)輝煌篇章，揭示了科學(xué)發(fā)展遵循“實(shí)踐一理論一再實(shí)踐”規(guī)律的客觀真理。這些都有助于加深對(duì)科技發(fā)展的認(rèn)識(shí)及創(chuàng)新意識(shí)的增強(qiáng)。
動(dòng)力學(xué)是研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)，與日常生活、自然現(xiàn)象及工程實(shí)踐有著廣泛的聯(lián)系；人們經(jīng)常接觸的現(xiàn)代科技成果的背后也都少不了動(dòng)力學(xué)的身影。中國(guó)航天員首次出艙活動(dòng)的電視直播激動(dòng)人心，奧運(yùn)會(huì)上體操及跳水運(yùn)動(dòng)員的精彩空翻令人眼花繚亂，私家車(chē)上的GPs導(dǎo)航儀大大方便了出門(mén)旅行……然而，這一切是如何作到的？它們遵循的力學(xué)原理及內(nèi)在規(guī)律又是什么？本書(shū)力圖通過(guò)由淺入深的分析，圖文并茂的形式，深入淺出的講解揭示這些原理及規(guī)律，使讀者在享受現(xiàn)代科技成果的同時(shí)，也能明白其中的道理，了解動(dòng)力學(xué)在其中的應(yīng)用，增加有關(guān)的科學(xué)知識(shí)。
本書(shū)匯集了十個(gè)專(zhuān)題。牛頓運(yùn)動(dòng)定律是動(dòng)力學(xué)最基本的定律，用它可以分析慣性系中物體的移動(dòng)運(yùn)動(dòng)，一般讀者基本上都可掌握。在此基礎(chǔ)上，本書(shū)專(zhuān)題二、三分別介紹了非慣性系中的動(dòng)力學(xué)基本方程及描述物體轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)普遍規(guī)律的動(dòng)量矩定理；這就為讀者提供了新的工具，使得分析研究更廣泛的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題成為可能。專(zhuān)題四至十介紹了動(dòng)力學(xué)學(xué)科在工程實(shí)際，特別是現(xiàn)代科技中的應(yīng)用，涉及導(dǎo)航定位、火箭衛(wèi)星、載人航天、陀螺儀器、體育競(jìng)技、大氣氣象等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。
賈書(shū)惠，清華大學(xué)航天航空學(xué)院教授，1933年生，1953年畢業(yè)于清華大學(xué)機(jī)械工程系，1955年－1959年為前蘇聯(lián)列寧格勒多科性工業(yè)大學(xué)物理力學(xué)系研究生，并獲物理數(shù)學(xué)副博士學(xué)位，1983年－1984年在美國(guó)斯坦福大學(xué)作訪問(wèn)學(xué)者。曾任原國(guó)家教委工科力學(xué)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)委員、中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)教育工作委員會(huì)主任、《力學(xué)與實(shí)踐》期刊主編、中國(guó)空間科學(xué)學(xué)會(huì)常務(wù)理事。多年從事動(dòng)力學(xué)、振動(dòng)與控制學(xué)科的科研與教學(xué)工作，研究領(lǐng)域?yàn)槎囿w系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)及其應(yīng)用、陀螺力學(xué)、振動(dòng)等。著作有《剛體動(dòng)力學(xué)》，《理論力學(xué)教程》、《理論力學(xué)學(xué)習(xí)輔導(dǎo)》，《從貓下落談起》、《奔向太空》，主編《多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)與控制》、《理論力學(xué)輔導(dǎo)》，合著有《理論力學(xué)》、《現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)》、《運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)進(jìn)展》，《現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)》。譯著有《陀螺·理論與應(yīng)用》，《動(dòng)力學(xué)·理論與應(yīng)用》，并為《中國(guó)大百科全書(shū)》（第2版）一般力學(xué)學(xué)科條目撰稿。曾獲北京市普通高校優(yōu)秀教學(xué)成果一等獎(jiǎng)，二等獎(jiǎng)。
1 萬(wàn)有引力定律是怎樣發(fā)現(xiàn)的——人類(lèi)認(rèn)識(shí)客觀世界的漫漫長(zhǎng)路
1.1 哥白尼的日心說(shuō)
1.2 開(kāi)普勒的行星運(yùn)動(dòng)三大定律
1.3 牛頓的偉大功績(jī)
1.4 筆尖上發(fā)現(xiàn)的行星
1.5 引力理論的發(fā)展
參考文獻(xiàn)
2 落體偏東及其他——兼談物體在非慣性系中的運(yùn)動(dòng)
2.1 非慣性系中的動(dòng)力學(xué)
2.2 鉛垂線并不通過(guò)地心
2.3 落體偏東
2.4 炮彈偏右(左)
2.5 受科氏力制約的風(fēng)
2.6 能證明地球自轉(zhuǎn)的傅科擺
參考文獻(xiàn)
3 動(dòng)量矩守恒與動(dòng)量矩定理——旋轉(zhuǎn)物體運(yùn)動(dòng)的普遍規(guī)律
3.1 動(dòng)量與動(dòng)量矩
3.2 動(dòng)量矩守恒實(shí)例
3.3 動(dòng)量矩定理
3.4 動(dòng)量矩定理應(yīng)用實(shí)例
3.5 空間情況
參考文獻(xiàn)
4 神奇的慣性導(dǎo)航——一種不依賴任何外部信息的導(dǎo)航系統(tǒng)
4.1 什么叫導(dǎo)航
4.2 幾種常用的導(dǎo)航系統(tǒng)
4.3 慣性導(dǎo)航
參考文獻(xiàn)
5 人造地球衛(wèi)星的軌道問(wèn)題——衛(wèi)星設(shè)計(jì)師面臨的第一個(gè)動(dòng)力學(xué)課題
5.1 地球引力場(chǎng)中人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)
5.2 傾斜軌道
5.3 太陽(yáng)同步軌道
5.4 地球同步軌道
參考文獻(xiàn)
6 人造地球衛(wèi)星的姿態(tài)穩(wěn)定——兼談我國(guó)衛(wèi)星發(fā)射中的異�，F(xiàn)象
6.1 人造衛(wèi)星的姿態(tài)運(yùn)動(dòng)
6.2 不同的姿態(tài)穩(wěn)定方案各顯其能
6.3 自旋穩(wěn)定中的最大慣量軸原則
6.4 “實(shí)踐一號(hào)”在發(fā)射中的離奇經(jīng)歷
參考文獻(xiàn)
7 航天飛行中的超重與失重——非慣性系中人體的感受
7.1 失重就是失去重力嗎?
7.2 失重飛行奇觀
7.3 升空與返回過(guò)程中的超重
7.4 地面上的模擬
參考文獻(xiàn)
8 從貓下落時(shí)的翻身談起——介紹一門(mén)新學(xué)科——運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)
8.1 形形色色的力學(xué)解釋
8.2 打破思維定勢(shì)
8.3 給航天員出主意
8.4 體操運(yùn)動(dòng)中精彩的旋空翻
8.5 一種現(xiàn)代研究方法——計(jì)算機(jī)數(shù)值仿真
參考文獻(xiàn)
9 神秘的數(shù)字84.4——揭示不同現(xiàn)象背后本質(zhì)聯(lián)系的一個(gè)實(shí)例
9.1 牛頓的炮彈
9.2 穿越地球隧道中的免費(fèi)旅行
9.3 舒勒的大膽設(shè)想
9.4 煩人的陀螺羅經(jīng)調(diào)整條件
9.5 非結(jié)束語(yǔ)
參考文獻(xiàn)
10 漫話陀螺——從孩童玩具到現(xiàn)代科技
10.1 與時(shí)俱進(jìn)的定點(diǎn)支承方法
10.2 不同尋常的陀螺特性
10.3 陀螺幫你指示方位
10.4 陀螺幫你測(cè)量速率
10.5 陀螺幫你構(gòu)建系統(tǒng)
10.6 陀螺幫你實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定
參考文獻(xiàn)
大眾力學(xué)叢書(shū)(已出書(shū)目)
3.4.3 雙足步行機(jī)器人的側(cè)向穩(wěn)定性
人們很早就希望研制出仿人雙足步行機(jī)器人，以便在不平的路面上移動(dòng)。人在步行前進(jìn)時(shí)，步態(tài)有兩個(gè)相：（雙足）支撐相與（單足）擺動(dòng)相。在擺動(dòng)相，人體以一足著地，重心在基底之外，人體有側(cè)向傾倒的趨勢(shì)。因此，必須選擇合理的步態(tài)與前進(jìn)速度，才能使人體在前進(jìn)運(yùn)動(dòng)中保持側(cè)向穩(wěn)定。大多數(shù)的雙足步行機(jī)器人前進(jìn)速度很慢，行進(jìn)時(shí)，必須先將身體重心側(cè)向右移至右腳上才能抬起左腳，當(dāng)左腳前進(jìn)一步落地后，再將身體重心側(cè)向左移至左腳上，再抬起右腳；也就是說(shuō)在前進(jìn)時(shí)，機(jī)器人的重心是左右搖擺的。因而不僅要在踝（或膝、髖）關(guān)節(jié)處安裝側(cè)向轉(zhuǎn)動(dòng)裝置（圖3-16），而且行走速度也要大受影響。
如果采用前面小魔術(shù)的技術(shù)，問(wèn)題就簡(jiǎn)單多了。為保持雙足步行機(jī)器人的側(cè)向穩(wěn)定性，只需在體內(nèi)安裝一個(gè)用電機(jī)驅(qū)動(dòng)的飛輪，其轉(zhuǎn)動(dòng)軸沿前進(jìn)方向（圖3一17）。當(dāng)抬起右腳時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)飛輪獲得向右轉(zhuǎn)的角加速度，當(dāng)抬起左腳時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)飛輪獲得向左的角加速度（注意，這時(shí)飛輪仍可能向右轉(zhuǎn)動(dòng)）；根據(jù)前面的解釋?zhuān)瑱C(jī)器人就能長(zhǎng)期維持在直立狀態(tài)而不會(huì)側(cè)向傾倒。這樣一來(lái)，不但可以取消關(guān)節(jié)處的側(cè)向轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，而且行進(jìn)時(shí)，機(jī)器人的重心位于一條直線上而不必左右移動(dòng)，從而大大提高行進(jìn)速度。
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