力學(xué)（mechanics）研究物質(zhì)機械運動規(guī)律的科學(xué)。自然物質(zhì)有很多層次，從宇宙體系，宏觀天體和常規(guī)天體，到微觀粒子、纖維、晶體，到微觀分子、原子、基本粒子。一般理解的力學(xué)側(cè)重于研究自然或人工的宏觀物體。
力學(xué)是一門獨立的基礎(chǔ)學(xué)科，與力有關(guān)、運動和介質(zhì)（固體、液體、氣體和等離子體），宏、細、微觀力學(xué)的學(xué)科，主要研究機械運動及其與物理學(xué)的相似性、化學(xué)、生物運動耦合現(xiàn)象。力學(xué)既是一門基礎(chǔ)學(xué)科，也是一門技術(shù)學(xué)科。它研究能量和力以及它們與固體的關(guān)系、液體和氣體的平衡、變形或運動之間的關(guān)系。力學(xué)可分為靜力學(xué)、運動學(xué)和動力學(xué)，靜力學(xué)研究力的平衡或物體的靜態(tài)問題；運動學(xué)只考慮物體如何運動，不討論它與力的關(guān)系；動力學(xué)討論物體的運動和它所受的力之間的關(guān)系。
現(xiàn)代機械實驗設(shè)備，如大型風洞、輸水隧道的建立和使用本身就是一項綜合性的科技工程，需要多工種配合、多學(xué)科的協(xié)作。
目錄
發(fā)展簡史
機械知識起源于對自然現(xiàn)象的觀察和生產(chǎn)勞動中的經(jīng)驗。人們在建筑、在灌溉和其他勞動中使用杠桿、斜面、水泵等儀器，逐漸積累了對平衡物體受力的認識。古希臘的阿基米德最初奠定了靜力學(xué)的基礎(chǔ)，即平衡論。古代人還從對日、觀察月亮運行和弓箭、在輪子的使用中，學(xué)習(xí)一些簡單的運動規(guī)律，比如勻速運動和轉(zhuǎn)動。但是，力與運動的關(guān)系是在歐洲文藝復(fù)興之后才逐漸被認識的。
從16世紀到17世紀，力學(xué)開始發(fā)展成為一門獨立的學(xué)科、系統(tǒng)的學(xué)科。伽利略首先闡述了自由落體運動定律，提出了加速度的概念，并在實驗研究和理論分析的基礎(chǔ)上提出了解釋地面上物體和天體運動的慣性定律。17世紀末，牛頓繼承和發(fā)展了前人的研究成果(尤其是開普勒 行星運動的三大定律)提出了機械運動的三個基本定律，使經(jīng)典力學(xué)形成了系統(tǒng)的理論。
根據(jù)牛頓 成功地解釋了萬有引力定律落體定律和行星在地球上的軌道。伽利略、牛頓奠定了動力學(xué)的基礎(chǔ)。在接下來的兩個世紀里，在眾多科學(xué)家的研究和推動下，它終于成為一門理論完善的經(jīng)典力學(xué)。從此，力學(xué)的研究對象從單一的自由質(zhì)點，變成了受約束的質(zhì)點和受約束的質(zhì)點系。這相位的標志是D D 提出的阿朗貝爾原理朗伯和拉格朗日建立的分析力學(xué)。后來，歐拉進一步應(yīng)用牛頓 的運動定律推廣到剛體和理想流體的運動方程，這被認為是連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的開端。
運動定律和物理性質(zhì)定律的結(jié)合，使得彈性固體力學(xué)的基礎(chǔ)理論和粘性流體力學(xué)的基礎(chǔ)理論成為世界上的孿生兄弟，而在這方面做出貢獻的正是納維德、柯西、泊松、斯托克斯等人。隨著彈性力學(xué)和流體力學(xué)基本方程的建立，力學(xué)逐漸從物理學(xué)中分離出來，成為一門獨立的學(xué)科。從牛頓到漢密爾頓的理論體系構(gòu)成了物理學(xué)中的經(jīng)典力學(xué)。彈性和流體基本方程建立后，給定的方程一時難以求解，工程技術(shù)中的許多應(yīng)用力學(xué)問題必須用經(jīng)驗或半經(jīng)驗的方法來解決。這使得19世紀下半葉，在材料力學(xué)中、結(jié)構(gòu)力學(xué)和彈性力學(xué)之間，以及水力學(xué)和流體力學(xué)之間，在風格上一直存在著顯著的差異。
20世紀初，隨著新的數(shù)學(xué)理論和方法的出現(xiàn)，力學(xué)研究再次繁榮起來，許多新的理論被創(chuàng)立同時解決了一大批工程技術(shù)上的關(guān)鍵問題，如航空工程中的聲屏障航天工程中的熱障等。這個時候，先驅(qū)者是普朗特和卡門他們善于從力學(xué)研究中的復(fù)雜現(xiàn)象中理解事物的本質(zhì)，并能找到合適的數(shù)學(xué)方法解決問題，逐漸形成了一套獨特的方法。
自20世紀60年代以來，計算機得到了廣泛的應(yīng)用，力學(xué)在應(yīng)用和理論上都取得了新的進展。中國力學(xué)的發(fā)展經(jīng)歷了一個特殊的過程。幾乎與古希臘同時，中國就有了相當水平的關(guān)于平衡和簡單運動形式的力學(xué)知識，但不同的是沒有像阿基米德那樣建立理論體系。到明末清初，中國在科學(xué)技術(shù)上明顯落后于歐洲。
科學(xué)原理
力學(xué)是研究物質(zhì)機械運動規(guī)律的科學(xué)。自然物質(zhì)有很多層次，從宇宙體系，宏觀天體和常規(guī)天體，到微觀粒子、纖維、晶體微觀分子、原子、基本粒子。
一般理解的力學(xué)側(cè)重于研究自然或人工的宏觀物體。但由于學(xué)科的相互滲透，有時也涉及到各個層面的對象和相關(guān)規(guī)律，無論是宇宙層面還是微觀層面。
力學(xué)又稱經(jīng)典力學(xué)，是一門研究正常大小的物體在受力情況下的變形以及速度遠低于光速的運動過程的自然科學(xué)。機械運動是物質(zhì)在時間中運動、空間位置的變化，包括運動、轉(zhuǎn)動、流動、變形、振動、波動、擴散等。平衡或靜止是一個特例。
物質(zhì)運動的其他形式是熱運動、電磁運動、原子及其內(nèi)部運動和化學(xué)運動等。力是物質(zhì)之間的相互作用，機械運動狀態(tài)的變化就是由這種相互作用引起的。靜動狀態(tài)不變，意味著所有的力在某種意義上都是平衡的因此，力學(xué)可以說是力的總和(機械)運動的科學(xué)。
力學(xué)在中文里的意思是力的科學(xué)。漢語“力”這個詞最初的意思是手臂用力，后來它包含了其他含義，但它與機械或運動沒有直接關(guān)系。力學(xué)”英語中的 quot機械與工程quot是 quot機械與工程quot(源自希臘語μ η χ α ν η ──機械)在英語中，mechanics是一個多義詞，可以解釋為“力學(xué)”，也可釋作“機械學(xué)”結(jié)構(gòu)”等。
在其他歐洲語言中，這個詞的詞源和語義與英語相同。漢語中沒有對應(yīng)的多義詞。20世紀50年代力學(xué)作為研究力量的學(xué)科術(shù)語引入中國時，被翻譯成英文“重學(xué)”，后來改譯作“力學(xué)”，一直使用至今。
力學(xué)的”和“機械的”在英語里和機械一樣，而在現(xiàn)代漢語里，“機械的”又可理解為“刻板的”這種不同語言詞義范圍的差異，有時會造成國際學(xué)術(shù)交流的波折。例如機械的(mechanical)其實自然觀指的是用力學(xué)解釋自然觀，而英語機械論者指的是力學(xué)，不是力學(xué)。
學(xué)科分類
力學(xué)可粗分為靜力學(xué)、運動學(xué)和動力學(xué)三部分，靜力學(xué)研究力的平衡或物體的靜止問題；運動學(xué)只考慮物體怎樣運動，不討論它與所受力的關(guān)系；動力學(xué)討論物體運動和所受力的關(guān)系。力學(xué)也可按所研究對象區(qū)分為固體力學(xué)、流體力學(xué)和一般力學(xué)三個分支。根據(jù)研究對象具體的形態(tài)、研究方法、研究目的的不同，固體力學(xué)可以分為理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)、板殼力學(xué)、塑性力學(xué)、斷裂力學(xué)、機械振動、聲學(xué)、計算力學(xué)、有限元分析等等，流體力學(xué)包含 流體靜力學(xué) 、流體動力學(xué)等等。根據(jù)針對對象所建立的模型不同，力學(xué)也可以分為質(zhì)點力學(xué)、剛體力學(xué)和連續(xù)介質(zhì)力學(xué)。連續(xù)介質(zhì)通常分為固體和流體，固體包括彈性體和塑性體。固體力學(xué)和流體力學(xué)從力學(xué)分出后，余下的部分組成一般力學(xué)。
一般力學(xué)通常是指以質(zhì)點、質(zhì)點系、剛體、剛體系為研究對象的力學(xué)，有時還把抽象的動力學(xué)系統(tǒng)也作為研究對象。一般力學(xué)除了研究離散系統(tǒng)的基本力學(xué)規(guī)律外，還研究某些與現(xiàn)代工程技術(shù)有關(guān)的新興學(xué)科的理論。
一般力學(xué)、固體力學(xué)和流體力學(xué)這三個主要分支在發(fā)展過程中，又因?qū)ο蠡蚰Ｐ偷牟煌霈F(xiàn)了一些分支學(xué)科和研究領(lǐng)域。屬于一般力學(xué)的有理論力學(xué)(狹義的)、分析力學(xué)、 外彈道學(xué) 、振動理論、 剛體動力學(xué) 、 陀螺力學(xué) 、運動穩(wěn)定性等；屬于固體力學(xué)的有材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)、塑性力學(xué)、斷裂力學(xué)等；流體力學(xué)是由早期的水力學(xué)和水動力學(xué)這兩個風格迥異的分支匯合而成，到了21世紀則有空氣動力學(xué)、 氣體動力學(xué) 、 多相流體力學(xué) 、滲流力學(xué)、 非牛頓流體力學(xué) 等分支。各分支學(xué)科間的交叉結(jié)果又產(chǎn)生 粘彈性理論 、流變學(xué)、 氣動彈性力學(xué) 等。
力學(xué)也可按研究時所采用的主要手段區(qū)分為三個方面：理論分析、實驗研究和數(shù)值計算。實驗力學(xué)包括實驗應(yīng)力分析、 水動力學(xué)實驗 和 空氣動力實驗 等。著重用數(shù)值計算手段的計算力學(xué)，是廣泛使用電子計算機后才出現(xiàn)的，其中有計算結(jié)構(gòu)力學(xué)、計算流體力學(xué)等。對一個具體的力學(xué)課題或研究項目，往往需要理論、實驗和計算這三方面的相互配合。力學(xué)在工程技術(shù)方面的應(yīng)用結(jié)果形成工程力學(xué)或應(yīng)用力學(xué)的各種分支，諸如土力學(xué)、巖石力學(xué)、 爆炸力學(xué) 復(fù)合材料力學(xué)、 工業(yè)空氣動力學(xué) 、環(huán)境空氣動力學(xué)等。力學(xué)和其他基礎(chǔ)科學(xué)的結(jié)合也產(chǎn)生一些交叉性的分支，最早的是和天文學(xué)結(jié)合產(chǎn)生的天體力學(xué)。
在20世紀特別是60年代以來，出現(xiàn)更多的這類交叉分支，其中有物理力學(xué)、化學(xué)流體動力學(xué)、 等離子體動力學(xué) 、 電流體動力學(xué) 、 磁流體力學(xué) 、 熱彈性力學(xué) 、理性力學(xué)、生物力學(xué)、 生物流變學(xué) 、地質(zhì)力學(xué)、地球動力學(xué)、地球 構(gòu)造動力學(xué) 、地球流體力學(xué)等。
20世紀以來，力學(xué)有了很大的發(fā)展，創(chuàng)立了一系列重要的新概念、新理論和新方法。力學(xué)與其它學(xué)科的交叉和融合日顯突出，形成了許多力學(xué)交叉學(xué)科：力學(xué)與物理學(xué)的交叉形成了物理力學(xué)，與生命科學(xué)的交叉形成了生物力學(xué)，與環(huán)境科學(xué)和地學(xué)的交叉形成了環(huán)境力學(xué)，以及爆炸力學(xué)、等離子體力學(xué)等都形成了力學(xué)的新的學(xué)科生長點，不斷地豐富著力學(xué)的研究內(nèi)容和方法，并使力學(xué)學(xué)科始終保持著旺盛的生命力。同時，人類社會和經(jīng)濟發(fā)展的更高需求將不斷促進力學(xué)與其他學(xué)科的交叉，促進力學(xué)交叉學(xué)科發(fā)展到一個嶄新的階段。
主要理論
1．物體運動三定律。2．達朗貝爾原理3．分析力學(xué)理論4 . 連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論5．彈性固體力學(xué)基本理論6．粘性流體力學(xué)基本理論
研究方法
力學(xué)研究方法遵循認識論的基本法則：實踐——理論——實踐。力學(xué)家們根據(jù)對自然現(xiàn)象的觀察，特別是定量觀測的結(jié)果，根據(jù)生產(chǎn)過程中積累的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)，或者根據(jù)為特定目的而設(shè)計的科學(xué)實驗的結(jié)果，提煉出量與量之間的定性的或數(shù)量的關(guān)系。
為了使這種關(guān)系反映事物的本質(zhì)，力學(xué)家要善于抓住起主要作用的因素，撇棄或暫時撇棄一些次要因素。力學(xué)中把這種過程稱為建立模型。質(zhì)點、質(zhì)點系、剛體、彈性固體、粘性流體、連續(xù)介質(zhì)等是各種不同的模型。在模型的基礎(chǔ)上可以運用已知的力學(xué)或物理學(xué)的規(guī)律，以及合適的數(shù)學(xué)工具，進行理論上的演繹工作，導(dǎo)出新的結(jié)論。依據(jù)所得理論建立的模型是否合理，有待于新的觀測、工程實踐或者科學(xué)實驗等加以驗證。在理論演繹中，為了使理論具有更高的概括性和更廣泛的適用性，往往采用一些無量綱參數(shù)如 雷諾數(shù) 、 馬赫數(shù) 、 泊松比 等。這些參數(shù)既反映物理本質(zhì)，又是單純的數(shù)字，不受尺寸、單位制、工程性質(zhì)、實驗裝置類型的牽制。
力學(xué)研究工作方式是多樣的：有些只是純數(shù)學(xué)的推理，甚至著眼于理論體系在邏輯上的完善化；有些著重數(shù)值方法和近似計算；有些著重實驗技術(shù)等等。而更大量的則是著重在運用現(xiàn)有力學(xué)知識，解決工程技術(shù)中或探索自然界奧秘中提出的具體問題。
現(xiàn)代的力學(xué)實驗設(shè)備，諸如大型的風洞、水洞，它們的建立和使用本身就是一個綜合性的科學(xué)技術(shù)項目，需要多工種、多學(xué)科的協(xié)作。應(yīng)用研究更需要對應(yīng)用對象的工藝過程、材料性質(zhì)、技術(shù)關(guān)鍵等有清楚的了解。在力學(xué)研究中既有細致的、獨立的分工，又有綜合的、全面的協(xié)作。
應(yīng)用領(lǐng)域
力學(xué)是物理學(xué)、天文學(xué)和許多工程學(xué)的基礎(chǔ)，機械、建筑、航天器和船艦等的合理設(shè)計都必須以經(jīng)典力學(xué)為基本依據(jù)。機械運動是物質(zhì)運動的最基本的形式。機械運動亦即力學(xué)運動。
在力學(xué)理論的指導(dǎo)或支持下取得的工程技術(shù)成就不勝枚舉。最突出的有：以人類 登月 、建立 空間站 、 航天飛機 等為代表的航天技術(shù)；以速度超過5倍聲速的 軍用飛機 、起飛重量超過300t、尺寸達大半個足球場的民航機為代表的航空技術(shù)；以單機功率達百萬千瓦的 汽輪機 組為代表的機械工業(yè)，可以在大風浪下安全作業(yè)的單臺價值超過10億美元的 海上采油平臺 ；以排水量達5×10?t的超大型運輸船和 航速 可達30多節(jié)、深潛達幾百米的潛艇為代表的船舶工業(yè)；可以安全運行的 原子能反應(yīng)堆 ；在地震多發(fā)區(qū)建造高層建筑；正在陸上運輸中起著越來越重要作用的高速列車，等等，甚至如兩彈引爆的核心技術(shù)，也都是典型的力學(xué)問題。
力學(xué)發(fā)展到今天已經(jīng)構(gòu)建成了宏偉的大廈，能夠解決我們生存空間內(nèi)的許多問題，但也有解釋和解決不了的問題，需要繼續(xù)探索，為其添磚加瓦，使其更完善。
重要著作
《 自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理 》（又譯《自然哲學(xué)之數(shù)學(xué)原理》，拉丁文：Philosophiae Naturalis Principia Mathematica），是英國偉大的科學(xué)家 艾薩克·牛頓 的代表作。成書于1687年。《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》是 第一次科學(xué)革命 的集大成之作，被認為是古往今來最偉大的科學(xué)著作，它在物理學(xué)、數(shù)學(xué)、天文學(xué)和哲學(xué)等領(lǐng)域產(chǎn)生了巨大影響。在寫作方式上，牛頓遵循古希臘的公理化模式，從定義、定律（公理）出發(fā)，導(dǎo)出命題；對具體的問題（如月球的運動），他把從理論導(dǎo)出的結(jié)果和觀察結(jié)果相比較。全書共分五部分，首先“定義”，這一部分給出了 物質(zhì)的量 、時間、空間、向心力等的定義。
第二部分是“公理或運動的定律”，包括著名的運動三定律。接下來的內(nèi)容分為三卷。前兩卷的標題一樣，都是“論物體的運動”。第一卷研究在無阻力的自由空間中物體的運動，許多命題涉及已知力解定受力物體的運動狀態(tài)（軌道、速度、運動時間等），以及由物體的運動狀態(tài)確定所受的力。第二卷研究在阻力給定的情況下物體的運動、流體力學(xué)以及 波動理論 。壓卷之作的第三卷是標題是“論宇宙的系統(tǒng)”。由第一卷的結(jié)果及天文觀測牛頓導(dǎo)出了萬有引力定律，并由此研究地球的形狀，解釋海洋的潮汐，探究月球的運動，確定彗星的軌道。本卷中的“研究哲學(xué)的規(guī)則”及“總釋”對哲學(xué)和神學(xué)影響很大。
著名人物
阿基米德
古希臘的阿基米德對 杠桿平衡 、物體重心位置、物體在水中受到的 浮力 等作了系統(tǒng)研究，確定它們的基本規(guī)律，初步奠定了靜力學(xué)即平衡理論的基礎(chǔ)。 伽利略伽利雷 伽利略
伽利略在實驗研究和理論分析的基礎(chǔ)上，最早闡明自由落體運動的規(guī)律，間接證明了自由落體運動是 勻變速直線運動 ，提出加速度的概念。 艾薩克牛頓 牛頓繼承和發(fā)展前人的研究成果(特別是開普勒行星運動三定律)，提出物體運動三定律。（牛頓第一定律、牛頓第二定律、牛頓第三定律）
愛因斯坦
阿爾伯特·愛因斯坦
《相對論》的創(chuàng)建人，對 牛頓力學(xué) 的諸多問題進行整改、修復(fù)和完善，開啟了物理學(xué)的新紀元。
