力学知识在生产和生活中的应用

杨乔媛

摘 要：力学是一门基础学科，从亚里士多德的自然哲学，到牛顿三大定律的经典力学，直到现代物理中的相对论和量子力学等，都是物理学家科学素质、科学精神以及科学思维的有形体现。随着科技的发展，社会的进步，力学已渗入到人类生活的各个领域。

关键词：重力 方向 牛顿定律 摩擦力 弹力

中图分类号：G633.91 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2017）11-0-01

前言

我们身边处处都有力的存在。比如重力，无论我们向上跳的有多高，离地面有多远，都会很快落到地面上，这就是我们受到了重力的作用，重力的大小叫重量。力的作用是很重要的，重力让我们能够站在地球表面；摩擦力让我们可以走路；压力让我们点亮手机屏幕；还有弹力、电场力、磁场力这些也都在我们的生活中起着重大作用。

一、什么是力

力是物体与物体之间的相互作用产生的，力是不能摆脱物体而独立存在的，力的三要素是：力的大小，方向，作用点。力的单位是牛顿，简称牛（N），是为了纪念英国科学家艾萨克·牛顿而命名的，力的测量工具有弹簧秤或测力计。1664年，牛顿提出了力的定义是动量的时间变率（动量=质量×速度）。牛顿第一定律（惯性定律）说明了力的含义，力是改变物体运动状态的原因。牛顿第二定律指出了力的作用效果，即力使物体获得加速度，力等于动量的时间变率，如果质量不变，力也等于质量乘加速度。牛顿第三定律揭示力的本质，力是物体间的相互作用力[1]，即对于每一个力而言，必有一大小相等但方向相反的反作用力存在，例如，链球运动员旋转链球，手对链球施加的是链球受到的向心力，而手上感觉到的链球对手的作用力，就是离心力[2]。

根据力的作用方式可以分為接触力和非接触力，两个不直接接触的物体之间也可能产生力的作用。根据力的性质可以分为：万有引力、重力、弹力、摩擦力、电磁力、核力等。根据力的研究对象可以分为外力和内力。根据力的效果可以分为：动力、阻力、压力、支持力、拉力、张力、向心力等。这些力的作用效果可以分为三种，一是可以改变物体的形状；二是可以改变物体的运动状态（速度或方向）；三是可以使物体保持匀变速不变，所谓匀变速就是加速度不变。

二、力在生产生活中的应用

力在如今的社会中拥有非常广泛的应用，小到我们的生活点滴，大到建筑航空，都少不了力的参与，可以说力贯穿着人类文明的整个发展历程中。

1.力学在生产中的应用

力学是一门基础科学，它所阐明的规律带有普遍的性质，为许多工程技术提供理论基础。力学又是一门技术科学，为许多工程技术提供设计原理，它是机械工程，土木工程，食品工程等的重要基础之一，大到机械中的各种机器，建筑中的各个结构，小到汽车中的一些零部件，各种物件都要符合它的强度、稳定性要求才能够安全、正常工作，所以力学就显得尤为重要。建筑力学在建筑设计的作用就是要设计出合理的结构，建筑师要想设计出安全、适用、美观的建筑物，必须具备力学、结构、艺术方面的理论知识以实现自己的建筑构思，例如中国的万里长城，北京故宫，埃及的金字塔等等。这些建筑的发展和力学是不可分割的，没有可靠的力学与结构分析就没有安全而又实用的优秀建筑。尤其是对于现代建筑的意义更为重要，每一座好的建筑在建造前都要通过很多次的实验验证与安全评估，考虑到安全因素，包括从整体的静力分析到有线单元的桁架与混泥土结构、再到外部环境因素，如风载荷、地震波、特殊场地的特殊设计要求等，这些都是我们要重点关注的。还有材料力学中卸载与在加载规律得出冷作硬化现象，工程中常利用其原理以提高材料的承载能力，例如建筑用的钢筋与起重的链条，但冷作硬化使材料变硬、变脆，使加工困难，且易产生裂纹，这时应采用退火处理，部分或全部地材料的冷作硬化效应，这是材料力学在工程中的应用[3]。

2.力学在生活中的应用

我们生活在地球上，重力无处不在。比如同样的水杯，满杯水和半杯水，满杯水的要比半杯水的容易倒，这是因为重力中心低较稳定；我们可以利用重锤线来检验自己家的墙身是否竖直，这是利用重力的方向是竖直向下的原理。假如没有重力，这个世界就好像宇航员在外太空一样，水无法盛到杯子里更不能倒进嘴里，人们跳起后无法落回地面只能飘来飘去……整个自然界将无法控制。摩擦力也是一个重要的力，它的应用非常广泛，例如我们买的登山鞋，鞋底做成各种很深的花纹也是增大接触面的粗糙程度而增大摩擦力，这样登山省力；自行车链条中加润滑油是为了减小齿轮间的摩擦，骑起来更轻松；在遇到蛇时，我们跑到光滑的路面上，它会爬行比较慢追不上，这是因为接触面摩擦太小的缘故；滑冰运动员穿的滑冰鞋安装滚珠是变滑动摩擦为滚动摩擦，从而减少摩擦力而增大滑行速度。可见，人类的实际生活都与摩擦力有关，有益的摩擦要充分利用，无用的摩擦要尽量减少。同样弹力也在生活活动中伴随我们，如拔河需要用粗大一些绳子，防止拉力过大导致断裂；运动员在瞬间向上的弹跳力等等。

总结

力学在我们的日常生活及生产中都扮演着重要的角色，它几乎应用到了所有角落。力学是一门基础学科，它也为其他学科提供理论基础，所以我们在学习过程中要重视它，熟练掌握其基本的分析方法和科学的学习习惯，为以后的工作和生活打下坚实的基础。

参考文献

[1]王秀娥；大学物理（上册）[M]；中国石油大学出版社；2011；26-28

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

[3]王腾；材料力学在工程中的应用endprint