本站原创摘 要：物理力学主要是研究宏观力学的微观理论学科.研究物理力学的主要目的是通过理解微观粒子性质的相互作用,找出介质的力学性质计算方法,进而使解决力学问题建立在微观分析的基础上.本文主要探讨了物理力学的产生和发展,为有关物理力学问题的解决提供理论基础.
关 键 词：物理力学；产生；发展
一、物理力学发展需要解决的问题分析
在物理力学的发展过程中,我们需要解决两方面的问题,一个是关于物性的问题,另一个是有关运动规律的问题.物理力学主要通过物性及其运动规律这两个方面的微观化而成为解决问题、建立微观分析的基础.关于物性的参数主要表现为运动方程组中的系数,例如弹性系数、热导率、粘性系数、声速、比热等.为了求解运动的方程组,需要知道它们相关的数值.
在传统力学中,物性参数的数值是需要试验测定的.而在我们研究的物理力学中,是通过微观的分析以及对宏观数据分析相结合的方法计算参数的数值.我们研究物理力学,不仅是为了能够找出物质性质的微观规律,而且还需要找能够预见新物质性质的方法.
针对物理力学发展中的相关问题,先了解一下有关激波结构问题的例子.物态在激波前后会有很大的变化,在波阵面一定的厚度之内,物质是处在远离平衡的状态的.这时,对于宏观物态的参数已经不适用了.因此,我们需要从分子运用的这一个角度进行描述.像从波尔兹曼方程的角度出发,进而直接进行求解.
在上世纪60年代,一对无内部自由度的影响激波结构的问题得到了进一步发展.其发展主要得力于计算机技术的发展,从而能够使波尔兹曼方程进而得到模型数学方程,求精确解.另外,还能够实现激波管与稀薄气体风洞在较高区域的分辨率的相关方面的测量.虽然对于这些问题的处理都是初步的,但是从物理力学微观运动规律上看,确是一个非常大的进步.
还有一个相似的例子就是对爆震波反应区结构方面的研究.对于这方面的研究是比激波结构更加复杂的,解决问题的困难在于理论的复杂性,也有实验经验的不足等原因.分子气体的动力激光器中非平衡流方面的问题,主要是因为分子内部自由度性质在不断膨胀的气流中产生的自身不平衡现象.在这种迅速膨胀的气流中,分子振动的自由度两方面是不平衡的,不能够采用统一的温度对其进行描述.因此,这也是一个远离平衡的问题.
二、新技术不断推动物理力学的发展
物理力学的产生及其发展即是力学学科发展的重要趋势,也是促进现代工程技术发展的重要手段.自上世纪40年代至今,由于尖端的技术以及基础科学的不断发展与进步,力学面临着大量的超高温和超高压等特殊条件下的问题.我国著名的力学家钱学森在上世纪50年代初提出应该建立物理力学这门学科,其真知灼见把握了力学发展的大趋势,并且预见了今后突飞猛进的结果.
人类社会科学技术的不断发展,给物理力学的研究提供了更多的条件.纵观近五十年间的物理力学的发展,值得一提的是液体理论的重大进步.1972年,麦克唐纳等人计算出等压线结果和多种液体实测数据等,促进了对液体理论的研究.1997年,威尔逊提出了采用重正化群理论解决临界现象,取得了重大的进展.近20年来,对于耗散结构理论是非平衡系统的研究也取得了突破性的进展.上世纪50年代之后,原子分子物理学才重新被重视,尤其是计算机的不断应用大大地促进了这门学科的发展.其他的像分子束技术、光散射技术、中子衍射技术等都成为了研究固体以及液体微观结构的有效手段.另外,高压技术能够产生千万大气压以上的高压条件,高倍电子显微镜能够用来观测原子尺的现象等.新技术以及新发明都为进一步研究物理力学提供了有利的条件.
本文对物理力学的产生及其发展进行了相关的探讨.通过本文的研究,我们了解到,在对物理力学进行研究时,我们应该明确物理力学研究的目的,还应该充分采用新技术、新发明,将其不断应用到研究中.只要我们不断探索和实践,一定能够进一步促进物理力学的发展.