力學在生活中的應用

1、力學在生活中的應用力學在生活中的應用通過這幾天教授們的講解，不僅使我明白了自己專業(yè)的發(fā)展方向，同時也讓我明白了力學在生產(chǎn)生活中的重要性，生命本來就充滿了無數(shù)的巧合，不記得是哪位教授說過“不是你選擇了力學，而是力學選擇了你”，或許我能來到這個專業(yè)，遇到這些同學和教授們就是一種緣分，珍惜這緣分，同時去熱愛一個專業(yè)。力學是一門基礎科學，它所闡明的規(guī)律帶有普遍的性質(zhì)為許多工程技術提供理論基礎。力學又是一門技術科學，為許多工程技術提供設計原理，計

2、算方法，試驗手段力學和工程學的結(jié)合促使工程力學各個分支的形成和發(fā)展力學按研究對象可劃分為固體力學、流體力學和一般力學三個分支固體力學和流體力學通常采用連續(xù)介質(zhì)模型來研究；余下的部分則組成一般力學屬于固體力學的有彈性力學、塑性力學，近期出現(xiàn)的散體力學、斷裂力學等；流體力學由早期的水力學和水動力學兩個分支匯合而成，并衍生出空氣動力學、多相流體力學、滲流力學、非牛頓流體力學等；力學間的交叉又產(chǎn)生粘彈性理論、流變學、氣動彈性力學等分支力學在工程

3、技術方面的應用結(jié)果則形成了工程力學或應用力學的各種分支，諸如材料力學、結(jié)構(gòu)力學、土力學、巖石力學、爆炸力學、復合材料力學、天體力學、物理力學、等離子體動力學、電流體動力學、磁流體力學、熱彈性力學、生物力學、生物流變學、地質(zhì)力學、地球動力學、地球流體力學、理性力學、計算力學等等。教授們研究的方向覆蓋了力學大部分分支，這也給了我們繼續(xù)深造的有利條件，有的時候看著教授們的研究成果和所做的項目也會想，是不是有一天自己也能完成這樣的工作。從亞里士

4、多德時代的自然哲學，到牛頓時代的經(jīng)典力學，直至現(xiàn)代物理中的相對論和量子力學等，都是物理學家科學素質(zhì)、科學精神以及科學思維的有形體現(xiàn)。隨著科技的發(fā)展，社會的進步，物理已滲入到人類生活的各個領域。物理學作為一門最基礎的自然學科，貫穿著人類文明的發(fā)展歷程，從遠古燧人氏鉆木生火到如今的信息化社會的建設，都少不了物理的參與。燧人鉆木取火的基本原理正是摩擦生熱原理，在熱量積蓄到一定程度時就可以使木頭與氧氣發(fā)生劇烈反應產(chǎn)生火焰。而物理在如今的生活中擁

5、有著更加廣泛的應用，小到我們的生活，大至航空航天，人走路是利用了鞋與地面的摩擦力，向后蹬是給地施加了一個向后的作用力，然后由于物體間作用力人類在遠古時代就開始制造各種器物，如弓箭、房屋、舟楫以及樂器等，這些都是簡單的結(jié)構(gòu)。隨著社會的進步，人們對于結(jié)構(gòu)設計的規(guī)律以及結(jié)構(gòu)的強度和剛度逐漸有了認識，并且積累了經(jīng)驗，這表現(xiàn)在古代建筑的輝煌成就中，如埃及的金字塔，中國的萬里長城、趙州安濟橋、北京故宮等等。盡管在這些結(jié)構(gòu)中隱含有力學的知識，但并沒有

6、形成一門學科。隨著人類的進步發(fā)展，人們逐漸從這些結(jié)構(gòu)和實踐中總結(jié)經(jīng)驗，發(fā)展成現(xiàn)代的力學理論與方法。這些理論和方法幾乎被應用到了沒所有的領域。建筑的發(fā)展和力學是密不可分的，可以說沒有可靠的力學與結(jié)構(gòu)分析就沒有安全而又實用的優(yōu)秀建筑。尤其是對于現(xiàn)代建筑的意義更為重要，每一座好的建筑在建造前都要通過很多次的實驗驗證與安全評估，否則將產(chǎn)生諸多不好的后果，損失難以估計。首先是建筑結(jié)構(gòu)的合理性，如何在實際情況下選取合適節(jié)省材料的結(jié)構(gòu)方式完成工程很重

7、要。尤其要考慮到安全因素，從整體的靜力分析到有線單元的桁架與混泥土結(jié)構(gòu)、再到外部環(huán)境因素，如風載荷、地震波、特殊場地的特殊設計要求等，這些都是我們要關注的。其次是建筑物材料的選取應得當，這對建筑物質(zhì)量和性能將產(chǎn)生本質(zhì)的影響。不同的材料有著不同的強度、剛度、穩(wěn)定性及疲勞破損等，在工程應用中要通過各種計算和軟件建筑工程申請認證及實驗進行模擬，使材料在實際環(huán)境中安全正常的工作，如上圖便是對房屋桁架的測試。如何用最少的材料建造最安全實用的房屋是

8、有一套完整有序的過程的，通過對建筑結(jié)構(gòu)模型的力學分析，如它的抗彎能力、實用載荷大小、彈性性能、震動要求等。尤其在一些大型橋梁建筑中使用的鋼結(jié)構(gòu)梁和拉桿等，在長期的負載作用下如何保持結(jié)構(gòu)的受力均衡和穩(wěn)定，在建造過程中的步驟和難點都應該預計的到，如鋼筋混泥土的選擇，斜拉桿的分布及個數(shù)的多少，這些都對工程的施工和壽命有影響。所以做工程建造前必須有著嚴密的計算分析與可能出現(xiàn)情況的充分準備及解決方案，這是每個工程建設人員必備的素養(yǎng)。最后是對工程實

9、際環(huán)境的考察和科學估計。如高原與平原的不同。高山與土層的分布、風載荷地震雨水冷濕等自然因素的考量。有些甚至要考慮到特殊的人文需要，如建造地鐵，我們必須避開高大建筑層和易塌方段，建在核電站的建筑等等，在這些工程結(jié)構(gòu)中體現(xiàn)出一個有一個特殊的規(guī)范和要求，如左圖的青藏鐵路建設，為了保證鐵路地基的長年冷凍狀態(tài)，在鐵路兩旁的地基中插入了數(shù)千根散熱棒，否則地基會有于長期的工作解凍坍塌裂縫等只是鐵軌受力不均，進而可能造成不可預計的損失。這些都是要在實際