淺談高中力學(xué)知識在土木工程中的應(yīng)用

聶僮

摘要：在實(shí)際生活中，力學(xué)具有廣泛的應(yīng)用，它不僅能夠作用于生活，對現(xiàn)實(shí)中的工程建筑也有著極大的幫助。本文主要對高中力學(xué)在土木工程中的應(yīng)用進(jìn)行分析，首先對高中階段力學(xué)的基本內(nèi)容及其概念進(jìn)行了介紹，并對其與建筑學(xué)之間的關(guān)系進(jìn)行了說明，為后續(xù)應(yīng)用的分析奠定基礎(chǔ)，最后對摩擦力、重力以及合力等在土木工程中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞：土木工程；高中力學(xué)；物理

1.高中力學(xué)相關(guān)概述

物體與物體之間的相互作用情況，即為高中物理中力學(xué)的概念，從其概念中能夠了解，單獨(dú)物體無法形成力，即力的形成需要兩種物體彼此相互作用，對力進(jìn)行分類時，若參考標(biāo)準(zhǔn)不同，那么分類方式也存在一定差異。其中阻力、動力、支持力以及拉力等主要根據(jù)力的作用效果進(jìn)行分類，而摩擦力、彈力以及重力等主要根據(jù)其性質(zhì)分類得到。除此之外，力的平衡、分解以及合成等在力學(xué)中也發(fā)揮著重要的作用，是高中時期力學(xué)方面的學(xué)習(xí)重點(diǎn)。

2.高中力學(xué)與建筑之間的關(guān)系

結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)以及理論力學(xué)是建筑力學(xué)的主要組成部分，土木工程則是以建筑力學(xué)為基礎(chǔ)，而高中物理中的力學(xué)為理論力學(xué)的基礎(chǔ)，因此，建筑力學(xué)與高中力學(xué)之間聯(lián)系極其緊密，前者是由不斷完善并擴(kuò)充的后者所得到的，換而言之，前者主要作用于后者的補(bǔ)充與驗(yàn)證。因此能夠看出，高中物理中的力學(xué)是土木工程發(fā)展的基礎(chǔ)保障。從另一角度對其予以分析，理論需要實(shí)踐加以驗(yàn)證，土木工程對高中力學(xué)的應(yīng)用也是對其進(jìn)行檢驗(yàn)的一種有效手段，并且，對高中力學(xué)也具有一定的促進(jìn)與推動作用。

3.高中力學(xué)在土木工程中的應(yīng)用

3.1摩擦力的應(yīng)用

在土木工程的施工過程當(dāng)中，高中力學(xué)方面的知識尤為重要，利用摩擦力能夠很好的對施工建設(shè)進(jìn)行分析與操控。例如：施工人員可以通過滑輪對施工所需材料的進(jìn)行上下運(yùn)輸，將搬運(yùn)過程中所產(chǎn)生的阻力轉(zhuǎn)化為起吊運(yùn)輸過程的助力，從而實(shí)現(xiàn)對摩擦力的應(yīng)用，并以此來提升整個工程的建設(shè)效率。除此之外，摩擦力的應(yīng)用還能夠體現(xiàn)在施工過程中，例如：通過對各施工接觸面的改變，從而增加物體間的摩擦力，以此來實(shí)現(xiàn)摩擦力的提升，進(jìn)而確保在施工過程中材料穩(wěn)定安置的效果。由此可以看出，在土木工程當(dāng)中，對摩擦力的有效應(yīng)用，不僅能夠節(jié)約施工過程當(dāng)中的體力與財(cái)力，還能夠利用其確保穩(wěn)定的特性來保證相關(guān)人員的安全。

3.2重力的應(yīng)用

在土木工程施工過程中，重力的應(yīng)用是力學(xué)知識的最佳反映，施工人員通過物理學(xué)中的重力公式能夠很好的對工程建設(shè)當(dāng)中的物體進(jìn)行操作。在進(jìn)行施工時，可利用重力的作用完成各階段材料的分析，并通過其應(yīng)用實(shí)現(xiàn)各部施工效果的預(yù)先測試。施工人員購買材料時，需要對其整體重力因素進(jìn)行考察，并結(jié)合施工環(huán)境、壓力因素以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行選擇，與此同時，還需從應(yīng)用角度考察，使力學(xué)能夠在施工過程中發(fā)揮應(yīng)有的作用。例如，通過重力的作用與反作用力互相結(jié)合的效果，實(shí)現(xiàn)在工程材料運(yùn)輸過程中對施工有用功和無用功兩者關(guān)系的良好調(diào)節(jié)，從而提升整個工程施工效率，進(jìn)而確保工程的良好進(jìn)行。

3.3合力的應(yīng)用

在施工過程當(dāng)中，有效的利用能量守恒定律，也是力學(xué)在土木工程中應(yīng)用的體現(xiàn)。對于土木工程而言，不同種類的力學(xué)應(yīng)用是其建設(shè)的綜合反映，例如：杠桿原理就是力學(xué)的最佳體現(xiàn)之一，在施工過程中，利用此原理完成材料能量的轉(zhuǎn)換，并通過多種材料力的疊加確保自身穩(wěn)定效果，從而在此基礎(chǔ)上發(fā)揮自身作用。除此之外，在建設(shè)施工中，重力的相互平衡效果也是極為重要的一種合力作用，它能夠?qū)崿F(xiàn)對施工材料當(dāng)中的多種力的制約，從而推動整個施工項(xiàng)目安全穩(wěn)定的進(jìn)行。

3.4力學(xué)在土木工程中的實(shí)例

已知起重機(jī)P=500KN，其重心距離右軌1.5m，如圖1所示。當(dāng)機(jī)器拉起重量為P1=250KN的物體時，其所伸出的突臂距離右軌10m，不計(jì)拉車自身質(zhì)量，當(dāng)拉車在滿載或空載時，若想不使其翻車，求此時的衡錘最小重量P2和其距離左軌的距離x。

解：當(dāng)滿載時，若想滿足題干要求，則FNA≥0，且P2（x+3）-

3FNA-1.5P-10P1=0，將P=500KN，P1=250KN代入，可得P2（x+3）

≥3250；當(dāng)空載時，若想滿足題干要求，則P2x+3FNB-4.5P=0，且FNB≥0，可得P2x≤2250。由此可以得出，P2≥333.3KN，x≤6.75m，故而可得P2min=333.3KN，xmax=6.75m。

4.結(jié)論

對于我們很多學(xué)生而言，高中物理枯燥且乏味，并具有較強(qiáng)的抽象性，從文中分析中能夠看出，高中物理與人們生活緊密相連。高中力學(xué)是土木工程發(fā)展的基礎(chǔ)所在，若缺少力學(xué)的支撐，很多優(yōu)秀的構(gòu)建物與建筑物將難以誕生。在高科技建筑發(fā)展的過程中，建筑力學(xué)與力學(xué)原理的結(jié)合將是其基本保障。作為高中生，在此階段應(yīng)努力務(wù)實(shí)基礎(chǔ)，認(rèn)真對專業(yè)知識進(jìn)行學(xué)習(xí)，為土木工程的發(fā)展奠定基礎(chǔ)，今后在東方大陸上建造出更多具有中國特色的建筑。

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