来源：力学酒吧（ID：Mechanics-Bar）

我们常说：工程中存在着大量的力学问题。那么工程中到底有哪些工程问题呢？

《力学学科发展研究报告》（2007）中对力学的解释为：“力学是一门应用性很强的基础科学，是研究力与运动规律的学科。力学建立在牛顿力学和经典力学的基础上，主要涉及宏观运动，目前已扩展至微纳观层次。”这里我们关注两点：

力学对研究对象并不做严格的界定，没有明确的工程背景，但是工程领域中只要涉及到力与运动的问题都属于力学问题。可以画出如图1所示的工程中力学问题的研究内容：

图1 工程中力学问题的研究内容

首先，力学研究有三个基本要素，力、研究对象（结构或材料）、以及力作用在结构或材料上的响应。当不考虑研究对象内部变形时，即图1中由①②③组成的研究内容，形成理论力学，分别讨论：力与平衡、运动描述（运动学）、力和运动的关系（动力学）三类问题。力与平衡主要涉及的概念有，力、力系、重心等等，运动学描述主要涉及的概念有位移、速度和加速度，以及它们的合成与分解，力和运动之间的关系主要就是牛顿第二定律。

当考虑研究对象内部变形时，即图1由①②④组成的研究内容，形成材料力学，主要研究结构或材料内部在受外部影响因素作用下的变形、受力特征，从而解决工程中的强度、刚度、稳定性问题。以下分别举例说明工程中力学问题的研究特点：

1）力与平衡问题：称为静力学问题，即为保持平衡各力之间应满足的关系，在图1中只考虑“力”。如图2所示筑桥起重机，塔吊的设计完全依赖于力学的平衡原理，如果不能保证平衡，塔吊将可能发生翻到危险，造成工程事故。这类问题在于保证物体处于平衡状态时（一种特殊的运动状态），确定各力之间存在什么样的关系？

图2 筑桥起重机

图3 张家界盘山公路

图4 航天飞机起飞

图5 载重货车压垮大桥

图6 车床加工

图7 马来西亚体育场发生失稳坍塌（2009年）

上述六类工程中的力学问题，前三类问题不考虑材料特性，将材料等效为不变形的质点、刚体来研究，称之为力的外效应（不进入到材料内部进行分析），为理论力学的主要内容。后三类问题则要考虑研究对象的材料、结构等特征，要分析在一定的外力作用下，材料内部质点间的相对位移、以及材料之间的相互作用力，称之为力的内效应（需要进入材料内部进行分析），是材料力学主要内容。

这或许可以看作是力学简洁性的一种体现，千差万别的工程问题可以归结为两门基础课程（理论力学和材料力学）六种问题（平衡、运动、动力学；强度、刚度、稳定性），虽然工程中许多振动、冲击、碰撞等问题看似不再是理论力学和材料力学，虽然它们衍生出了频率、共振、颤振、吸能等概念，但归根结底，它们关心的工程目标依然是强度、刚度、稳定性。

力学是以“力和运动”为基本要素对工程的抽象，力学的工程特点就是对研究对象不做严格的界定，不像其它工程学科具有明确的行业背景，但只要工程领域中只要涉及到力与运动的问题都可以归结为力学问题。