動力學（第二版）

二版序

本書可作為大專動力學課程的教科書，也可供工程技術人員參考。雖然目前市面上有關動力學的書籍已不少，但大多譯自英文，或因內容太多且繁雜，或因解說與例題太少，既不便教學也不易自己進修，於是我們編寫了這本書。

動力學包括運動學(kinematics)和運動力學(kinetics)兩部分，而運動卻可用不同的方法來描述。座標系不同，速度與加速度公式也就自然不同。這一點常令初學者眼花撩亂，苦於記憶公式。本書一開始就說明什麼是運動學概念的明確論述：速度與加速度分別是位置向量對時間的一階及二階導數。由此提出了向量在不同座標系中的求導法則：固定在動座標系（或剛體上）的向量對時間的導數，等於動座標系（或剛體）的角速度與該向量之叉積。只要掌握了這一法則，速度和加速度公式便可隨手寫出，不必背那些表面看來十分複雜的公式。這一求導法則的重要意義還在於它將求導運算轉換成了乘法運算。這在普遍使用電腦的今天，對編寫程式是很有用的。因此，我們將這一思想應用於整本書上。

古典力學是以牛頓三大定律為基礎的，一切動力學原理都可由牛頓三大定律推導出來。由此，我們轉到了熟悉的公式F꞊ ma，式中 ma代表「有效力」，等號則表示外力和有效力的等效。剛體則是一個特殊的質點系，同樣可獲得類似的等效關係，從而建立動力學方程，以及從這些方程中得到有用的信息。

從牛頓三大定律出發，經由演繹還可導出若干動力學基本原理。我們始終強調基本概念的闡述，邏輯結構的推展，並利用例題講述問題的歸類，解題的思路和步驟，使讀者感到有章可循，有法可依，而不至有無從下手的感覺。除了課文的例題外，每章末都附有結語、思考題及習題以幫助讀者複習和掌握重點，深入理解基本概念，提高解題技巧。

在第二版中編者將向量符號改成正粗體，以便和美國書籍表示法一致。為了 增進學習的效果，我們特別將動力學的重要觀念利用電腦軟體 Flash 製成動畫，並應用動力分析專業軟體模擬一些動力學例題。在模擬過程中，除了顯示物體運動外，也描述一些物體運動過程中的位移、速度、加速度、動能等運動量變化的情形。我們將此多媒體教材置於網站（網址請見書中序言），歡迎前往參閱。

編者特別感謝黃啟彰先生精彩的繪圖，邱紹瑋、葉柔君等同學協助製作生動的動畫。最後要感謝內人魯澤玲、馬澤鳳及家人的支持，及許多同學的協助，本書才得以順利完成。雖然編者已盡了最大努力，並經多次校正，但疏漏瑕疵之處在所難免，懇請讀者惠賜指正，以便再版時更正。

張超群、劉成群 謹識

於 南台科技大學機械工程系、克萊斯勒汽車公司

二版序

本書可作為大專動力學課程的教科書，也可供工程技術人員參考。雖然目前市面上有關動力學的書籍已不少，但大多譯自英文，或因內容太多且繁雜，或因解說與例題太少，既不便教學也不易自己進修，於是我們編寫了這本書。

動力學包括運動學(kinematics)和運動力學(kinetics)兩部分，而運動卻可用不同的方法來描述。座標系不同，速度與加速度公式也就自然不同。這一點常令初學者眼花撩亂，苦於記憶公式。本書一開始就說明什麼是運動學概念的明確論述：速度與加速度分別是位置向量對時間的一階及二階導數。由此提出了向量在不同座標系中的...

Chapter 1 質點運動學
1.1 參考體與參考座標系
1.2 質點的直線運動
1.3 質點的曲線運動
1.4 速度和加速度的直角座標分量
1.5 速度和加速度的切線與法線座標分量
1.6 速度和加速度的極座標分量
1.7 速度和加速度的圓柱座標分量
1.8 拘束運動
1.9 結語
Chapter 2 質點運動力學：力與加速度
2.1 概說
2.2 牛頓定律
2.3 質點的運動方程
2.4 達蘭伯原理
2.5 質點系的運動方程
2.6 質心運動定理
2.7 結語
Chapter 3 質點運動力學：功與能
3.1 功
3.2 質點的功能原理
3.3 質點系的功能原理
3.4 功率與機械效率
3.5 保守力與位能
3.6 機械能守恆定律
3.7 結語
Chapter 4 質點運動力學：衝量與動量
4.1 線衝量與線動量
4.2 衝量與動量原理
4.3 質點系的衝量與動量原理
4.4 質點系的動量守恆
4.5 角動量
4.6 角衝量與角動量原理
4.7 衝擊運動
4.8 碰撞
4.9 變質量系統
4.10 結語
Chapter 5 剛體平面運動學
5.1 概說
5.2 平移
5.3 定軸旋轉
5.4 一般平面運動
5.5 剛體上動點的速度和加速度
5.6 結語
Chapter 6 剛體平面運動力學：力與加速度
6.1 質心運動定理
6.2 對質心的角動量定理
6.3 自由體圖和有效力圖
6.4 應用舉例
6.5 結語
Chapter 7 剛體平面運動力學：功與能
7.1 力對剛體所作的功
7.2 力偶所作的功
7.3 剛體作平面運動的動能
7.4 功能原理
7.5 機械能守恆定律
7.6 結語
Chapter 8 剛體平面運動力學：衝量與動量
8.1 剛體平面運動的線動量與角動量
8.2 衝量與動量原理
8.3 動量守恆
8.4 碰撞運動
8.5 結語
Chapter 9 三維空間的剛體運動學
9.1 剛體的定點運動
9.2 角速度向量
9.3 歐拉角與方向餘弦矩陣
9.4 剛體的一般運動
9.5 剛體上動點的速度和加速度
9.6 結語
Chapter 10 三維空間中的剛體運動力學
10.1 引論
10.2 角動量與慣性矩
10.3 動能
10.4 運動方程
10.5 歐拉方程
10.6 迴轉儀的運動分析
10.7 結語
Chapter 11 振動
11.1 引言
11.2 單自由度系統的自由振動
11.3 能量法
11.4 阻尼系統的自由振動
11.5 單自由度系統的強迫振動與共振現象
11.6 結語

Chapter 1 質點運動學
1.1 參考體與參考座標系
1.2 質點的直線運動
1.3 質點的曲線運動
1.4 速度和加速度的直角座標分量
1.5 速度和加速度的切線與法線座標分量
1.6 速度和加速度的極座標分量
1.7 速度和加速度的圓柱座標分量
1.8 拘束運動
1.9 結語
Chapter 2 質點運動力學：力與加速度
2.1 概說
2.2 牛頓定律
2.3 質點的運動方程
2.4 達蘭伯原理
2.5 質點系的運動方程
2.6 質心運動定理
2.7 結語
Chapter 3 質點運動力學：功與能
3.1 功
3.2 質點的功能原理
3.3 質點系的功能原理
3.4 功率與機械效率
3.5 保守力與位能
3.6 機械能守恆...