力學(xué)知識(shí)在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用

楊喬媛

摘 要：力學(xué)是一門基礎(chǔ)學(xué)科，從亞里士多德的自然哲學(xué)，到牛頓三大定律的經(jīng)典力學(xué)，直到現(xiàn)代物理中的相對(duì)論和量子力學(xué)等，都是物理學(xué)家科學(xué)素質(zhì)、科學(xué)精神以及科學(xué)思維的有形體現(xiàn)。隨著科技的發(fā)展，社會(huì)的進(jìn)步，力學(xué)已滲入到人類生活的各個(gè)領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：重力 方向 牛頓定律 摩擦力 彈力

中圖分類號(hào)：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2017）11-0-01

前言

我們身邊處處都有力的存在。比如重力，無(wú)論我們向上跳的有多高，離地面有多遠(yuǎn)，都會(huì)很快落到地面上，這就是我們受到了重力的作用，重力的大小叫重量。力的作用是很重要的，重力讓我們能夠站在地球表面；摩擦力讓我們可以走路；壓力讓我們點(diǎn)亮手機(jī)屏幕；還有彈力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力這些也都在我們的生活中起著重大作用。

一、什么是力

力是物體與物體之間的相互作用產(chǎn)生的，力是不能擺脫物體而獨(dú)立存在的，力的三要素是：力的大小，方向，作用點(diǎn)。力的單位是牛頓，簡(jiǎn)稱牛（N），是為了紀(jì)念英國(guó)科學(xué)家艾薩克·牛頓而命名的，力的測(cè)量工具有彈簧秤或測(cè)力計(jì)。1664年，牛頓提出了力的定義是動(dòng)量的時(shí)間變率（動(dòng)量=質(zhì)量×速度）。牛頓第一定律（慣性定律）說(shuō)明了力的含義，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。牛頓第二定律指出了力的作用效果，即力使物體獲得加速度，力等于動(dòng)量的時(shí)間變率，如果質(zhì)量不變，力也等于質(zhì)量乘加速度。牛頓第三定律揭示力的本質(zhì)，力是物體間的相互作用力[1]，即對(duì)于每一個(gè)力而言，必有一大小相等但方向相反的反作用力存在，例如，鏈球運(yùn)動(dòng)員旋轉(zhuǎn)鏈球，手對(duì)鏈球施加的是鏈球受到的向心力，而手上感覺(jué)到的鏈球?qū)κ值淖饔昧?，就是離心力[2]。

根據(jù)力的作用方式可以分為接觸力和非接觸力，兩個(gè)不直接接觸的物體之間也可能產(chǎn)生力的作用。根據(jù)力的性質(zhì)可以分為：萬(wàn)有引力、重力、彈力、摩擦力、電磁力、核力等。根據(jù)力的研究對(duì)象可以分為外力和內(nèi)力。根據(jù)力的效果可以分為：動(dòng)力、阻力、壓力、支持力、拉力、張力、向心力等。這些力的作用效果可以分為三種，一是可以改變物體的形狀；二是可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（速度或方向）；三是可以使物體保持勻變速不變，所謂勻變速就是加速度不變。

二、力在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用

力在如今的社會(huì)中擁有非常廣泛的應(yīng)用，小到我們的生活點(diǎn)滴，大到建筑航空，都少不了力的參與，可以說(shuō)力貫穿著人類文明的整個(gè)發(fā)展歷程中。

1.力學(xué)在生產(chǎn)中的應(yīng)用

力學(xué)是一門基礎(chǔ)科學(xué)，它所闡明的規(guī)律帶有普遍的性質(zhì)，為許多工程技術(shù)提供理論基礎(chǔ)。力學(xué)又是一門技術(shù)科學(xué)，為許多工程技術(shù)提供設(shè)計(jì)原理，它是機(jī)械工程，土木工程，食品工程等的重要基礎(chǔ)之一，大到機(jī)械中的各種機(jī)器，建筑中的各個(gè)結(jié)構(gòu)，小到汽車中的一些零部件，各種物件都要符合它的強(qiáng)度、穩(wěn)定性要求才能夠安全、正常工作，所以力學(xué)就顯得尤為重要。建筑力學(xué)在建筑設(shè)計(jì)的作用就是要設(shè)計(jì)出合理的結(jié)構(gòu)，建筑師要想設(shè)計(jì)出安全、適用、美觀的建筑物，必須具備力學(xué)、結(jié)構(gòu)、藝術(shù)方面的理論知識(shí)以實(shí)現(xiàn)自己的建筑構(gòu)思，例如中國(guó)的萬(wàn)里長(zhǎng)城，北京故宮，埃及的金字塔等等。這些建筑的發(fā)展和力學(xué)是不可分割的，沒(méi)有可靠的力學(xué)與結(jié)構(gòu)分析就沒(méi)有安全而又實(shí)用的優(yōu)秀建筑。尤其是對(duì)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(guò)很多次的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與安全評(píng)估，考慮到安全因素，包括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(fēng)載荷、地震波、特殊場(chǎng)地的特殊設(shè)計(jì)要求等，這些都是我們要重點(diǎn)關(guān)注的。還有材料力學(xué)中卸載與在加載規(guī)律得出冷作硬化現(xiàn)象，工程中常利用其原理以提高材料的承載能力，例如建筑用的鋼筋與起重的鏈條，但冷作硬化使材料變硬、變脆，使加工困難，且易產(chǎn)生裂紋，這時(shí)應(yīng)采用退火處理，部分或全部地材料的冷作硬化效應(yīng)，這是材料力學(xué)在工程中的應(yīng)用[3]。

2.力學(xué)在生活中的應(yīng)用

我們生活在地球上，重力無(wú)處不在。比如同樣的水杯，滿杯水和半杯水，滿杯水的要比半杯水的容易倒，這是因?yàn)橹亓χ行牡洼^穩(wěn)定；我們可以利用重錘線來(lái)檢驗(yàn)自己家的墻身是否豎直，這是利用重力的方向是豎直向下的原理。假如沒(méi)有重力，這個(gè)世界就好像宇航員在外太空一樣，水無(wú)法盛到杯子里更不能倒進(jìn)嘴里，人們跳起后無(wú)法落回地面只能飄來(lái)飄去……整個(gè)自然界將無(wú)法控制。摩擦力也是一個(gè)重要的力，它的應(yīng)用非常廣泛，例如我們買的登山鞋，鞋底做成各種很深的花紋也是增大接觸面的粗糙程度而增大摩擦力，這樣登山省力；自行車鏈條中加潤(rùn)滑油是為了減小齒輪間的摩擦，騎起來(lái)更輕松；在遇到蛇時(shí)，我們跑到光滑的路面上，它會(huì)爬行比較慢追不上，這是因?yàn)榻佑|面摩擦太小的緣故；滑冰運(yùn)動(dòng)員穿的滑冰鞋安裝滾珠是變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦，從而減少摩擦力而增大滑行速度?？梢?jiàn)，人類的實(shí)際生活都與摩擦力有關(guān)，有益的摩擦要充分利用，無(wú)用的摩擦要盡量減少。同樣彈力也在生活活動(dòng)中伴隨我們，如拔河需要用粗大一些繩子，防止拉力過(guò)大導(dǎo)致斷裂；運(yùn)動(dòng)員在瞬間向上的彈跳力等等。

總結(jié)

力學(xué)在我們的日常生活及生產(chǎn)中都扮演著重要的角色，它幾乎應(yīng)用到了所有角落。力學(xué)是一門基礎(chǔ)學(xué)科，它也為其他學(xué)科提供理論基礎(chǔ)，所以我們?cè)趯W(xué)習(xí)過(guò)程中要重視它，熟練掌握其基本的分析方法和科學(xué)的學(xué)習(xí)習(xí)慣，為以后的工作和生活打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]王秀娥；大學(xué)物理（上冊(cè)）[M]；中國(guó)石油大學(xué)出版社；2011；26-28

[2] M.Jammer；Concepts of Force-a Study of the Foundations of Dynamics：Harvard Vniv；Press，1957

[3]王騰；材料力學(xué)在工程中的應(yīng)用endprint