动力学

目前很少见到动力学方面的专门教材，动力学的教学主要在理论力学课程中实施。但是，对于诸如航空航天类和工程力学专业，按照现在的理论力学教学体系和内容，学生的动力学知识的储备是不足的。本书正是为了满足这方面的需要编写的。众所周知，动力学课程是一门经典力学课程。本书主要参考了美国知名高校航空航天类专业的动力学课程教学体系和内容。其主要内容为：点的运动学，其中加强了点运动的曲线坐标描述；刚体的运动学，其中加强了刚体的定点运动描述，包括角速度的详细论述，介绍了定点运动刚体以及Euler参数和Euler角描述方法；动力学普遍定理，完整论述了三个动力学普遍定理、基本的碰撞现象；刚体动力学，其中详细论述了刚体的质量特性，推导了定点运动刚体的Euler动力学方程，详细介绍了刚体的自由转动；分析力学基础，详细论述了质点系的各种约束及其性质，推导了第二类Lagrange方程和Hamilton方程；针对线性非完整约束，推导了带约束乘子的运动方程、Maggi方程、Appell方程、Kane方程等。本书的内容选取及前后次序的安排，充分考虑到了学生具有的类似静力学、大学物理和高等数学的相关知识基础。本书在内容上可以覆盖和替代现有理论力学课程中的运动学和动力学部分，同时加强了点和刚体的空间运动学、动力学方面的内容描述，比如点运动的曲线坐标、刚体的旋转矩阵、刚体的三维动力学等的内容描述，还加强了非完整系统动力学方程的建立等的内容描述。为了满足动力学课程教学要求，本书还安排了充足的例题和习题。建议学生认真研读和领悟书中的例题，课后独立完成必要数量的习题，否则很难真正掌握本书内容。本书的出版得到了华中科技大学航空航天学院的资助，感谢华中科技大学航空航天学院副院长王琳教授的支持、关心。此外，华中科技大学出版社对本书的出版也给予了极大支持，在此深表感谢。由于作者水平有限，书中难免存在不足与疏漏之处，恳请广大读者批评指正。编者2022年4月

本书主要以Newton运动定律为基础，主要介绍点的运动学，刚体的运动学，动力学普遍定理，基本的碰撞现象和分析，刚体的动力学，质点系的约束特性、完整系统的Lagrange方程、非完整系统的几种方程。教材以基本覆盖和替代原理论力学课程中的运动学和动力学部分，同时加强运动学和动力学方面的内容，比如运动的曲线坐标描述、Euler角的应用、刚体的旋转矩阵、刚体的三维动力学、非完整系统动力学方程的建立，等等。本书可作为航空航天专业动力学课程的教材，也可供船舶、交通、机械、土木等专业参考。

本书针对力学基础薄弱（只有静力学和大学物理的相关知识基础），同时对动力学要求较高的航空航天、流体机械、动力机械等专业，重点介绍运动的曲线坐标描述、Euler角的应用、刚体的旋转矩阵、刚体的三维动力学、非完整系统动力学方程的建立。