1、PDF外文：http:/ 中文4850字1 附录 外文文献翻译 1593 年时 伽利略 的 Le Mecaniche 中的 早期 TMM Marco Ceccarellia, 摘 要 本论文主要论述和评价 伽利略 在机械工程原理方面的成就。 Le Mecaniche 这篇简短的论文，自从 它在 TMM 方面被撰稿为第一本学术教科书以及在论文中已经使用现代观点后，它就被认为在机械工程上有着很重要的历史意义。 关键词： 机械工程历史，机械力学， TMM， TMM 历史，伽利略 文章大纲 1.介绍 2.对
2、 伽利略 Le Mecaniche 的 回顾 3.Le Mecaniche 对现代的 意义 4.总结 第一章 .引 言 在文艺复兴早期， 随着实际应用 的增多 和社会需求 的 增加 ，产生了对 理论 概念的需要， 机械工程这一主题就引起了越来越多的注意 。 虽然在文艺复兴期间 ,个别的研究和机器设计有所发展并获得了重要的进步，但是这 破坏了学科 界限 的 规范。事实上 ， 在大学里没有团体致力于研究 机械 工程的实际应用 方面。 机械力学这一课题被当作 应用数学来教授， 更有一些不成功的人企图不在大学框架规划内为工程师建立一套详细而精
3、确的设计计划 。 在 1597-1598 年 ，伽利略（ 1564-1642）在 非常有名 的帕多瓦大学里成功地提出了第一个关于机械力学独立的学术课程 .在这里，他使用了这篇简短的论文“ Le Mecaniche”（它可以被译为机械问题）。在 1593 年 ，这篇论文似乎 已经 被 写出 来了。而 在伽利略的研究工作中， Le Mecaniche 通常被认为是次要的工作，因为在机 械力学这一方面它只是伽利略著作 发展过程中最初的 几 步。 在 Le Mecaniche 中，伽利略通过提升重物 来分析机器的基本原理，即杆、绞盘 、滑轮 ，和螺旋。通过调查机械的实际操作过程
4、和使用适当的模型来精密分析这些机器，而这些模型建立在早期的几何学和运动学。另外，在论文中提到了被大家普遍关心的实际问题，因此，它已经被认为对实用工程和工程设计有了一定的用处。 所有的机构 通过适当的模型来分析研究，说得更精确些，伽利略通过应用扛杆系 统来研究要分析的机构 。因此，机械的扛杆原理被认为是最基本的原理。伽利略明确地引用说，这与 阿基米德的“机械问题”中提到的经典法是一致的。伽利略也提到这 项 工作由 Pappus Alexandrinus 做过。伽利略看起来似乎不仅已经被 Guidobaldo Del Monte 极大地鼓舞着，而且也被像 Alessandro Picc
5、olomini 、Francesco Maurolico 、 Federico Commandino 和 Giovan Benedetti 以及 Girolamo Cardano 这些人的工作极大地鼓舞着。在那时，他们这些人正在 研究 决定刚性物体重心的问题，且 也 被 Aristotle、Pappus Alexandrinus and Archimedes 的古典著作 影响着。在 Le Mecaniche 中，伽利略解释到，决 2 定刚体重心的理论分析 的结果能被运用到 研究 工程学 的实际问题当中去。实际上，这些问题当作的一个方面使得 Le Mecaniche 成为机械学术领域和现代 工程
6、学发展过程中的一个里程碑。 Guidobaldo Del Monte 所写的 先驱著作“ Mechanicorum Liber”被 认为是 最早承认 力学 在机械制造中的 重要性。实际上伽利略看来似乎已经 从 Del Monte 的著作 中 和他与 Del Monte 友 好的接触 中得到了灵感。 在本论文中， 用 一种现代的 数据整理分析的方法来 评论 Le mecaniche 论文，并且它的意义被按照历史 上 的和学术上的观点论述。 第二章 伽利略 Le Mecaniche 的回顾 这篇简短 的论文 由一些小章节组成，即就是，关于力 学 的介绍 和 所
7、用的仪器设备，定义，机械广告，秤和扛杆系，绞盘，滑轮，螺旋，推进力。 伽利略在开始撰写这篇论文时就强烈地抨击一种思想，那就是无论什么都可以被机械制造出来，这与他致力于创造永动机想法是互相矛盾的。然而，他强调，当机器的操作运转能完全地被力所作用的时候，机器就能 成为很有用的强大的工具。因此，他 用机械的力学 性能介绍了提升重 物 的 例子 ，这关系到 力 、位移 和速 度之间的作用关系。实际上，通过强调当同样的大小冲量时，较大的力产生较 小 的 速度，较小的力 产生 较大的速度，伽利略清楚地 阐述 了机械动力这一概念。伽利略 工程学 的观点 ，被一种“动力”更进一步地 阐述 了，那就
8、是包括操作员在内，动力是任何一种原始状态的 推动器。在介绍 这些初步观察 资料时，伽利略给机械效用和力学作用下了一个定义，从而，认为机械力学成为一个独立的学科有了一定的价值。 在定义 这一章节中，伽利略解释到，重力是向下移动的内因和本质 。他介绍说，他广泛地在这论文中引用一个概念，即力的静力矩，来证明他所分析研究的扛杆系 统的平衡问题。实际上，这种方法被认为是，在处理机械 操作的 实际问题上，第一个严格地应用力与运动这两个概念 。 因此，以这一种通用的形式与方法，伽利略利用静态平衡条件来分析刚性物体重心的定义。从中他也推导出具体实际情况下的静态平衡的应用。 在这一章节中
9、 ,伽利略通过分析 速度来强调杠杆的 运动。另外， 他再一次 阐 述了一个静力矩的实际计算 方法 。 经过以上的初步说明后 ，伽利略分别用单独的章节来分析 每个机构的 基本原理。 伽利略非常详细地分析了 平时 实际中应用最 多的 杠杆的操作 方法，例如，杆秤 。 通过使用日常应用得术语，注释物体的特性（ 物质 、 形状 、 大小） 来强调实际操作方法 。 通过确定 静态平衡，使用静力矩来分析研究 这种操作 。另外，在运动与平衡之间，通过速度赋值来描述 动态情况 。 对于机构分析来说，用 模型 来研究是非常适当的，模型被认为是最 早的 运动学 图。伽利略从现实 体系，如图 1.a，抽
10、象出基本 的几何形态 ，如图 1.b， 来进行 运 动研究。 同样地， 论文中 普 遍利用 运动图 来辅助分析研究机 构 。 图 1.伽利略的杠杆模型 1.a 原始体系 ； 1.b 运动图。 3 根据图 1.b，这种 平衡状态被清楚地 表述出来 了， 公式为 ： F*CD=P*BC 在以上的公式中， P 是 被撬物体的重力 ， F 是外作用力， CD 和 BC 是距杠杆支点的距离。 在绞盘这一章节中，伽利略 运用了 运动图 ，其中，他强调了轮轴和 负 载的作用， 相当于一个杠杆，如图 2 所示 。 当他
11、进行了不同的 等效 平衡分析 后，他用一个简单直接的方式获得了 这台 机器 的效率和操作性能 。实际上，他也通过作图 大概讲 述了提高系统效率的一 条路线。 如图 2 所示 ， 一个物体通过适当的布置经过点 F、 L、 X， 这被认为是现代皮带传动的基本原理 。这种新的解决办法被认为是设计 成功的一个例子，它能从实体模型中抽象出来进行分析。 图 2 伽利略 研究和改善的绞盘传动 绞盘体系中使用轴和载荷之间的力学性能，它的目的是强调力学在实际应用中的可行性，这比它提高的机械效率更加有用。作为这篇论文工程学的目的，这一方面又被再一次充分地解释。 在滑轮这一章节
12、 中，伽利略介绍了杠杆的第二种类型的基本原理和分析过程，即负载位于 支点和作用力之间 。随 后，他分析这种 系统的 力学和操作过程，并且 强调这是一个 等效杠杆 系统。伽利略用运动图 介绍了滑轮，他指出它作为连续的操作杆的实际的效用，而不是使用一个小的 力来提升重 物的优势。这种等距杠杆有着相等的杠杆臂，即滑轮半径。然后，他承认这种机器的设计目标是使操作 起来更加容易。另外，伽利略表示， 在机械设计中 通过 增加 滑轮的 倍数，并在 滑轮组上适当地加载物体，从这种机构 中可 以获得更加有效率的机器，这就产 生了复滑轮的设计。因此，通过一个双杠杆方案，一个滑轮体系能建立如图 3 所示的图，说得更精确些，要拉起电梯却只要其电梯重力一半的作用力。
