這個單元要來探討的主題是:機械系修讀許多力學課程,力學如何分類呢?
相信有許多機械相關科系的同學,在修讀許多力學課程時,都會有一些疑問,這些力學相關課程到底有甚麼關係、關聯性?
參閱圖片左邊所列的組別以及相關課程,可以說是傳統機械系的專業分組,以及大學部重要的必修或選修課程,簡要說明如下:
1. 固體力學(Solid Mechanics):或是簡稱固力組。主要的相關課程,例如:靜力學(Statics)、動力學(Dynamics)、材料力學(Mechanics of Materials)、機構學/運動學(Kinematics)、振動力學(Vibration)、工程聲學(Engineering Acoustics)等。有的系所,會將靜力學(Statics)、動力學(Dynamics),合併稱為應用力學(Applied Mechanics)、或工程力學(Engineering Mechanics)。又高職機械類科,統稱機械力學(Mechanical Mechanics),包含了靜力學(Statics)、動力學(Dynamics)、材料力學(Mechanics of Materials)的入門介紹。
2. 熱流(Thermal-Fluid):主要的相關課程,例如:熱力學/熱機學(Thermal Dynamics)、流體力學(Fluid Mechanics)、熱傳學(Heat Transfer)等。
3. 控制(Control):主要領域就是機電相關課程,以及自動控制(Automatic Control)。
4. 材料製造(Materials & Manufacturing):工程材料、加工、製造等相關課程。
以上僅列舉,由於各個學校,每個系所的屬性、發展方向不同,組別會有些許差異。又,在此是【振動噪音科普專欄】,大體上,振動噪音的專業領域,歸屬於固力組、固體力學(Solid Mechanics)。對於其他組別,就不深入說明了。
本單元著重在討論:力學如何分類呢?大致上,可以分為兩個方向來區分:
1. 有力(with force)、沒有力(without force)
2. 有運動(with motion)、沒有運動(without motion)
所以,組合起來,可以得到以下四個分類:
1. 沒有力、沒有運動:就是單純的造型設計(Styling design),可以使用CAD軟體,如:AutoCAD、SolidWork等。
2. 有力、沒有運動:靜力學
/ 材料力學。探討的假設,外力的負荷是不會變動的,也就是常數的外力負荷。探討的是:瞭解結構邊界的反作用力,以及結構的變形、應變、應力等。
3. 沒有力、有運動:機構學 / 運動學。典型的入門,就是四連桿機構的位移、速度、加速度分析,並沒牽涉到力。
4. 有力、有運動:動力學 / 振動學。實務上,外力負荷會是變動性的,也不僅僅是位移、速度、加速度分析,會是力與運動的交互耦合效應。讀者可參閱,先前單元,#487:【動力學和振動學有甚麼不同嗎?】(https://ppt.cc/fE06mx)。
其次,介紹一門進階的,通常是在研究所開設的實驗課程:模態測試(Modal Testing)、或稱為實驗模態分析(Experimental Modal Analysis, EMA)。簡單說,EMA是動力學 / 振動學的實驗方法的課程。在【振動噪音科普專欄】,就有非常多的主題,就是在介紹EMA實驗模態分析。
綜合一下這個單元的討論:機械系修讀許多力學課程,力學如何分類呢?,總結如下:
1. 介紹了傳統機械系的專業分組,例如:(1) 固體力學(Solid Mechanics),簡稱固力,(2) 熱流(Thermal-Fluid),(3) 控制(Control),(4) 材料 (Materials),(5)製造(Manufacturing)。振動噪音的專業領域,歸屬於固力組、固體力學(Solid Mechanics)。
2. 針對固體力學(Solid Mechanics),可以透過:(1) 有力(with force)、沒有力(without force),(2) 有運動(with motion)、沒有運動(without motion),區分力學的分野。
3. 介紹EMA實驗模態分析或稱模態測試(Modal Testing),是動力學 / 振動學的實驗方法的課程。
以上個人看法,請多指教!
王栢村
2026.08.17







