力学发展及其在生活中的应用

张珅豪

摘 要：力学是现代社会学科中已经独立的一门学科，随着现代社会的发展，力学的发展显得尤为重要，本文基于力学发展的历史进程，概述了现代力学的发展状况，列举了力学在生活各个方面的应用。

关键词：力学发展；历史历程；应用

中图分类号：X-019 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）03-0206-01

1 前言

力学，作为人类社会最为基础的科学学科之一，其主要的研究方向是物质的机械运动规律。古代人类社会劳动人民从生活中观察到各种和力学有关的现象，总结经验，逐渐建立起对平衡物体受力情况的认识。现代社会，力学已经发展为一个宏大的领域，可以毫不夸张的说，力学几乎涉及生活的各个方面，且已经成为对众多自然学科来说是最基础的、最具有支撑性作用的学科。

2 力学的发展

2.1 力学的发展历史历程

力学的发展，最早可以追溯到遥远的古代，人们在生产劳动中应用杠杆、螺旋、滑轮、斜面等简单的单机械工具，来辅助社会生活生产。从阿基米德的《论比重》奠定静力学基础，到意大利达芬奇研究滑动摩擦、平衡和力矩，再到哥白尼的“日心说”，力学体系的发展，代表着时代前进的步伐。16世纪末期，由于航海事业的发展，以及战争和工业规模化生产的需要，力学的研究得到了极大的促进，力学被视为工程技术发展的基石，力学发展，总会伴随着社会军事和经济的发展进程。钟表工业的兴起，极大地促进了匀速运动的理论发展。水磨机械传动促进了摩擦力和齿轮转动的力学研究，火炮的大规模运用推动力学体系中对抛射体运动力学的研究。对于以前的力学界来说，天体的运行提供给了人们最为纯粹、最为精确的机械运动数据资料模型，这使得人们有可能排除摩擦和空气阻力的干扰，对机械运动研究的更为透彻，得到更为规律性的认识。由此，天文学为力学找到了算是最为理想的实验室，这个特殊的实验室就是天体，天体可以说极大地促进了人们对力学的研究。丹麦天文学家第谷在16世纪对天地观测获取了大量的数据，为开普勒提出三大定律奠定了基础，为他的理论研究做了充足的准备。开普勒提出行星运动三定律后，又有两个力学先哲出现在历史舞台。第一个是研究了自由落体规律、惯性定律以及加速度的伽利略，第二个就是英国科学家牛顿。牛顿提出三个基本定律，万有引力定律，天体力学等，并将其记录在了跨世巨著《自然哲学的数学原理》中。成为力学的奠基人。理论力学研究领域的发展，当然还少不了像伯努利、欧拉、达朗伯、拉格朗日等等很多力学的研究者以及数学家的贡献。力学虽说是一门基础性学科，但归根结底，还是数学的问题，力学对数学的要求不仅有矢量代数和微积分，还涉及数学领域的很多原理与计算及逻辑思想[1]。

20世纪的力学发展，主要基于对航天航空工程发展的需求，围绕航天事业进行延伸和发展，航空航天工程中的力学问题成为力学研究领域的主流问题。但同时，其他和力学有或多或少交叉的的学科，也在慢慢向力学体系靠拢。21世纪力学的发展，呈现出和以往不一样的局面，力学的研究不再局限与某一或几个单一的领域，绝大多数新兴工科的蓬勃发展都离不开力学的基础，如微纳米力学的发展，属于和力学联系领域前沿性的问题。另外一些传统学科领域也慢慢加强了与力学研究的理论联系，由于工程应用的发展，力学被更多更广泛地应用到社会生产实践中。另外，现代信息电子技术的迅猛发展以及计算机和光电技术的发展，也从一个方面，极大地推动了力学发展的进程。现代力学的的发展，已经被科学划分形成了很多类，涉及天体、物理、地理、空气动力、流体、数学、生物学等等多个领域。

2.2 力学发展的未来展望

从现在力学领域的发展现状来看，许多新兴与力学有交叉的学科，有着很大的发展空间。从宏观研究到如今的细观和微观的力学的转变进程来看，力学的发展，还有很长的一段路要走。随着现代社会生产力发展，肯定还会不断出现的新的问题，这些都需力学来解答。所以，现代力学的发展需求，对力学研究者有着极大的挑战，当然，机遇和挑战是并存的，力学解决不了需求之日，即是力学领域突破之日。

3 力学在生活中的应用

力学是这一学科的发展之初，就是从生活经验总结中发展而来的，所以说我们的日常生活，不管是衣食住行还是其他方面处处都与力学有着紧密的关系。力学已经充斥到了我们生活的方方面面。重力、摩擦力以及杠杆原理等等生活中常见的力学现象和原理的应用，已经对我们的社会生活生产起到了不可估量的帮助与影响。这些原理和知识也在深刻的影响着人们的生活方式，为人类文明的繁荣发展与进步起到很大的推动作用[2]。

常见的生活中力学的应用实例如桥梁的设计建造，铁路公路的设计建造等等。力学分析可以计算桥梁及公路铁路的承重狀况，以此来改进实际建筑对象，达到最大的实用效率。高楼大厦，低楼平房的建造，自然也离不开力学。例如在地震多发的地区，大楼往往需要具备良好的稳定性，要有着良好的抗震的性能，力学分析可以为建筑设计提供理论支持。现代船舶建造事业的发展，也需要力学工作者对新的船舶设计进行大量的定性力学分析和计算，以此来论证其下水的可行性。工业制造的普及，机械自动化工程中机械的设计制造，也需要力学的支持。另外，堤坝的设计，都是上窄下宽的模式，这其实也是一个典型的力学分析问题，上窄下宽是为了提高堤坝的稳定性，这样的设计可以提高堤坝的抗颠覆能力，堤坝不但涉及上窄下宽的整体设计问题，其实在迎水面坡度和背水面坡度的设计也极为讲究，通过简单的受力分析发现，在用料相同的情况下，水库中的堤坝，背水面修的比挡水面缓可以更好地提升稳定性，而将江河中的堤坝迎水面修得比背水面更缓可以得到更好的稳定性[3]。

可见，有时候在某些情况下，通过力学分析思考，简单做出相应的变化，就可以起到意想不到的效果。其实，力学再我们生活的身边也处处存在，例如，一个纸盒子的包装设计，都是蕴含力学元素的。根据承装的物品的不同，纸盒的材料、盒中的缓冲物的选取，都需要考虑实际情况，结合受力分析，完成设计。另外我们过年都要吃饺子，煮饺子时汤沸腾时我们向锅里加少许冷水的做法也是蕴含力学知识的，这就是所谓的冷作硬化的原理，这样煮出来的饺子比较坚挺，口感最佳。在煮饺子的过程中，饺子皮如果长时间处于高温高压这种状态下，会逐渐变的越来越松软，汤汁甚至可以透过饺子皮浸泡到饺子馅，影响饺子馅的味道，虽然最后也一定能够煮熟，但是吃起来，口感可是差了一大截。一般的金属材料在提高强度时就会运用这个原理。由此可见，力学已经渗透到我们生活的方方面面中去了。

4 结语

力学领域是一片辽阔的天空，几乎覆盖了我们的社会学科和生活中的每一个角落，了解力学的发展和其在生活中的应用，可以帮助我们更好地推动力学的发展，并使我们终生受益。

参考文献

[1]席春娜.浅谈力学的发展及其在生活中的应用[J].西部皮革，2017，（6）：241.

[2]李永刚.力学在土木工程中的应用[J].建材与装饰，2017，（11）：195.

[3]周丰峻.21世纪力学发展的重点领域和工程应用方向[A].河南省力学学会.力学与工程应用（第十三卷）[C].河南省力学学会，2010.