高中力學(xué)在土木工程中的作用

摘要：能創(chuàng)造全新的建筑環(huán)境的土木工程在現(xiàn)代人類文明的發(fā)展中起著重要作用。力學(xué)對于土木工程施工而言是其基本存在，決定著建筑產(chǎn)品的穩(wěn)定性。已廣泛應(yīng)用于土木工程中的力學(xué)，是高中物理知識體系的重要組成部分。為了深入地了解高中物理力學(xué)知識，研究物理力學(xué)知識在土木工程中的作用很有必要。本文分析了高中物理力學(xué)知識的基本內(nèi)容及其高中物理力學(xué)知識在土木工程中發(fā)揮的獨特作用：力學(xué)其與土木工程相關(guān)性很大。高中物理力學(xué)知識能實際運用在土木工程的發(fā)展中，土木工程為高中物理力學(xué)知識的正確性以及激發(fā)新的力學(xué)問題方面創(chuàng)造了自然的實驗環(huán)境，能有效驗證和補充物理力學(xué)知識。

關(guān)鍵詞：高中力學(xué)；土木工程；作用

能創(chuàng)造全新的建筑環(huán)境的土木工程在現(xiàn)代人類文明的發(fā)展中起著重要作用。力學(xué)對于土木工程施工而言是其基本存在，決定著建筑產(chǎn)品的穩(wěn)定性。已廣泛應(yīng)用于土木工程中的力學(xué)，是高中物理知識體系的重要組成部分。為了深入地了解高中物理力學(xué)知識，研究物理力學(xué)知識在土木工程中的作用很有必要。本文分析了高中物理力學(xué)知識的基本內(nèi)容及其高中物理力學(xué)知識在土木工程中發(fā)揮的獨特作用。

1. 高中力學(xué)基本內(nèi)容

作為高中物理學(xué)重要的學(xué)習(xí)領(lǐng)域，力學(xué)被定義為不可或缺的機械系統(tǒng)中對象之間力的交互，如運動學(xué)（直線運動），牛頓運動定律，曲線運動，機械能及其守恒定律等，這些力學(xué)的顯著基本特征是施力對象和受力對象是交互存在的，也就是說，當一個對象受到力時，必須有另一個對象施加力。根據(jù)其性質(zhì)力可分為重力，分子力，摩擦力，彈性，電磁力等。根據(jù)其作用力分為不同效果的力譬如拉力，支撐力，壓力和阻力等。同時，力的分解，綜合和平衡也是高中物理力學(xué)學(xué)習(xí)研究中非常重要的板塊。源于生命的物理學(xué)原理和物理知識都可以應(yīng)用于現(xiàn)實生活中。力學(xué)也不例外。在現(xiàn)實生活中，為解決實際問題，力的分析方法往往能派上用場。

2. 高中力學(xué)與土木工程的聯(lián)系

在分為理論力學(xué)，材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)三個部分的建筑力學(xué)是土木工程應(yīng)用的基本理論。建筑力學(xué)與此同時依賴于高中力學(xué)的基礎(chǔ)和發(fā)展。作為建筑力學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)容，理論力學(xué)主要研究物體的平衡問題和物體在力的作用下的分析方法。材料力學(xué)主要研究各種物理材料在各種外力作用下的變化及其應(yīng)用的力學(xué)范圍。主要研究土木工程中的結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題是結(jié)構(gòu)力學(xué)。高中力學(xué)與建筑力學(xué)聯(lián)系緊密。在建筑力學(xué)中扮演各自角色的理論力學(xué)，材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)這三個部分是在高中力學(xué)的基礎(chǔ)上擴展發(fā)展而來的，同時建筑力學(xué)推動著高中力學(xué)的發(fā)展，因為廣泛使用在實際工程問題中的建筑力學(xué)可以總結(jié)出越來越多的綜合力學(xué)原理和知識。

力學(xué)其與土木工程相關(guān)性很大。高中物理力學(xué)知識能實際運用在土木工程的發(fā)展中，土木工程為高中物理力學(xué)知識的正確性以及激發(fā)新的力學(xué)問題方面創(chuàng)造了自然的實驗環(huán)境，能有效驗證和補充物理力學(xué)知識。

3. 高中力學(xué)在土木工程領(lǐng)域的發(fā)展應(yīng)用

高中力學(xué)借助現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)越來越廣泛地應(yīng)用在土木工程領(lǐng)域。各種力學(xué)理論也應(yīng)運而生。理論力學(xué)，流體力學(xué)，固體力學(xué)等是高中力學(xué)在土木工程領(lǐng)域中的最主要應(yīng)用。

運動學(xué)，靜力學(xué)和動力學(xué)是作為所有力學(xué)的基礎(chǔ)的理論力學(xué)的主要內(nèi)容。力合成，分解和平衡的力學(xué)原理是理論力學(xué)的主要原理，三角規(guī)則，平行四邊形規(guī)則，正交分解等是理論力學(xué)的分析方法。靜力學(xué)和動力學(xué)都應(yīng)用于牛頓運動定律。作為最重要、最基礎(chǔ)學(xué)科的學(xué)科，理論力學(xué)是所有力學(xué)分支建立的基礎(chǔ)。建筑力學(xué)的發(fā)展離不開理論力學(xué)力學(xué)的理論支持。

集中在固體材料研究上的具體分為材料力學(xué)，塑性力學(xué)，彈性力學(xué)等的固體力學(xué)，是一門因致力于研究受溫度，外力，變形等因素影響的固體介質(zhì)而廣泛應(yīng)用于建筑領(lǐng)域的新興學(xué)科，在土木工程領(lǐng)域發(fā)揮舉足輕重的作用。計算各種物體的合成，分解和平衡的材料力學(xué)運用的就是機械原理。固體力學(xué)的動力學(xué)源于高中力學(xué)中的力量和摩擦力。與此同時，固體力學(xué)領(lǐng)域隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和計算機的廣泛應(yīng)用在計算機仿真系統(tǒng)和仿真技術(shù)方面得到了充分的應(yīng)用。

大禹治水，都江堰建設(shè)和羅馬供水管道系統(tǒng)這些可以追溯到世界早期的接近人們的生產(chǎn)實踐的工程都能看到流體力學(xué)原理應(yīng)用的影子。可見流體力學(xué)的系統(tǒng)已經(jīng)很早就形成了。作為高中力學(xué)的重要內(nèi)容的流體力學(xué)的基礎(chǔ)是浮力和液體平衡理論。在土木工程實踐中流體力學(xué)的作用和實用性也反映在在現(xiàn)代社會中石油和天然氣開采上，為滿足石油和天然氣開采的需要以及確定地下的影響上離不開流體力學(xué)的原理的解釋和說明。

4. 高中力學(xué)在土木工程中的作用

高中物理力學(xué)在土木工程及其各行各業(yè)的發(fā)展中具有不可限量的用武之地，幾乎所有建設(shè)項目尤其許多優(yōu)秀建筑物的建筑結(jié)構(gòu)的安全性離不開力學(xué)理論的支撐和進步。換句話說，包括壓力，摩擦，合力等高中力學(xué)知識可以為很多常見的土木工程提供科學(xué)、合理的理論支撐，許多優(yōu)秀建筑物的建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性就在高中力學(xué)的應(yīng)用下得以實現(xiàn)。

（1）壓力在土木工程中的作用

在土木工程施工過程中，如果項目的對象是橋梁，建筑物最大承載水平影響著工程材料的選定和建筑工程的實際寬度、橋墩和橋梁的壓縮數(shù)據(jù)。為了保證施工的工程質(zhì)量，橋梁的穩(wěn)定性符合標準這一點必須要得到保證。這就是將將壓力知識有效應(yīng)用于土木工程建設(shè)以提高其穩(wěn)定性的典型的例子。壓力是我們研究現(xiàn)代土木工程實際應(yīng)用的重點。其實不只這一點，包括壓力，摩擦等高中力學(xué)知識可以為很多常見的土木工程提供科學(xué)、合理的理論支撐，而且壓力不僅是土木工程施工后工程穩(wěn)定性的參考數(shù)據(jù)，也是檢驗土木工程施工后工程質(zhì)量過關(guān)與否的一個重要指標。譬如在土木工程施工過程中以及在建設(shè)工作完成后，為確保項目的整體質(zhì)量符合標準，項目的質(zhì)量也可以通過工作負責(zé)人員測量與建筑物壓力有關(guān)的數(shù)據(jù)來衡量。

（2）摩擦在土木工程中的作用

作為我國土木工程施工技術(shù)的重大進步，摩擦力的作用在新形勢下的土木工程力學(xué)的應(yīng)用也很廣泛，施工技術(shù)成本的降低和施工的穩(wěn)定性的優(yōu)勢都能在土木工程施工中合理應(yīng)用摩擦力而出現(xiàn)，摩擦的實際應(yīng)用在土木工程的建設(shè)中主要體現(xiàn)在以下幾個方面：施工中材料原有的阻力和力的運動方向被滑輪調(diào)整或改變后，摩擦實際上發(fā)揮重要作用，相關(guān)人員可以較為輕松地運輸建筑材料；通過在施工過程中擴大不同部位的接觸面來增加壓力面來進一步提高穩(wěn)定性其實也無疑應(yīng)用到了摩擦的原理。沒有摩擦力發(fā)揮的重要作用這些土木施工的過程很難實現(xiàn)。

（3）重力在土木工程中的作用

重力及其相關(guān)的計算公式是土木工程施工主要的應(yīng)用工具也是其力學(xué)中最重要的部分。毋庸置疑，目前檢驗土木工程施工項目質(zhì)量的核心指標之一就是重力。不同施工材料購買的要求在施工過程中不同階段對可以通過重力及其相關(guān)的計算公式來分析得到。應(yīng)用整個建筑工程中不同的建筑材料時考慮可能出現(xiàn)的重力因素有助于測試出不同建筑部件施工前的可能效果和項目的穩(wěn)定性?；诓煌嵌然蚍蛛x或組合使用包括重力在內(nèi)的綜合壓力因素，力學(xué)在土木工程施工中的作用和土木工程的整體施工效率可以最大限度地發(fā)揮和進一步的提高，例如土木工程建筑中無、有用功率之間的關(guān)系在重力和反作用力相結(jié)合的情況下可以很好被轉(zhuǎn)換，這可以提高土木工程中建筑材料運輸?shù)馁|(zhì)量和效率。

（4）合力在土木工程中的作用

可以發(fā)揮不同的獨立作用的力學(xué)譬如壓力、重力和摩擦力等如果聯(lián)合起來形成力學(xué)合力，發(fā)揮在不同程度上促進了中國土木工程和建筑的更好更快發(fā)展的重要作用也不容小覷。在土木工程建設(shè)中能量守恒定律的實際應(yīng)用就是重要的表現(xiàn)之一。例如建筑材料本身所具有的各種壓力、重力和摩擦力，疊加形成合力，其能量在我們經(jīng)常使用的杠桿原理的轉(zhuǎn)化下可變成直接使用的保證建筑材料整體架構(gòu)穩(wěn)定的巨大能量。以合力為代表的這些力學(xué)知識、原理是一項重要的先進的工程施工技術(shù)基礎(chǔ)。另外，土木工程建設(shè)整體施工結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性可在施工重力、壓力、摩擦力的相互平衡和相互制約下（即在一定程度上平衡土木工程施工過程中的不同力量）得到實現(xiàn)。

綜上述所，高中物理力學(xué)作為土木工程力學(xué)的重要基礎(chǔ)在土木工程及其各行各業(yè)的發(fā)展中具有不可限量的用武之地，幾乎所有建設(shè)項目尤其許多優(yōu)秀建筑物的建筑結(jié)構(gòu)的安全性離不開力學(xué)理論的支撐和進步。同時也相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，高中物理力學(xué)知識與各種先進的土木工程技術(shù)會愈加深入的結(jié)合，高中物理力學(xué)知識在土木工程中的作用也會越來越大。

參考文獻

[1] 徐冬生.如何培養(yǎng)中職學(xué)生對建筑力學(xué)的學(xué)習(xí)興趣[J].才智，2012（09）.

[2] 范欽珊，陳建平.理論力學(xué)[M].高等教育出版社，2010：1-7.

[3] 吳康健.《建筑力學(xué)》教學(xué)中存在問題及對策[J].辦公自動化，2012（18）.

作者簡介：方霄鵬（2001.06-），男，漢族，四川德陽人，高三在讀，對工程類學(xué)科具有強烈的學(xué)習(xí)興趣和探究熱情。

（作者單位：四川省德陽市第五中學(xué)）