高中力学的应用与发展探析

高梦钒

【摘要】一直以来，力学在土木工程领域中都有着非常重要的作用，对于当今世界的发展和建设而言，力学的应用是必不可少的。本文以高中力学为基础，对力学的应用和发展进行了分析，并结合力学在土木工程中应用实例对高中力学更加深入全面的进行了探讨。

【关键词】高中力学；建筑力学；土木工程；应用与展望决定建筑质量好坏的最基本因素就是稳定性，而在稳定性方面，力学的作用极其关键。本文以高中力学为基础，探讨了高中力学与建筑力学之间存在的联系以及土木工程中高中力学应用与发展。

1、力学基本内容

高中阶段的物理学校中，力學是其中非常重要的一个板块，物理学中对它的定义为物体之间的相互作用，一个物体在受到力的作用时，必然会有另一个物体在对该物体施加力。简单来讲就是有受力物就必然存在施力物，两者之间缺一不可。除此以外，也可以根据性质和作用效果来对力进行分类，根据力的性质可以将其分为：重力、摩擦力、弹力、分子力等各种不同性质的力，根据力的作用效果可以将其分为：动力、压力、阻力、拉力等各种不同效果的力[1]。物理学的原理来自于我们的实际生活，每一个物理知识或原理在我们的生活中都可以得到应用，力学同样如此。力学问题在实际生活中都可以通过应用力分析这种方法来进行化简，使其能够用于解决实际问题。

2、高中力学与建筑力学的联系

建筑力学中包括理论力学、材料力学和结构力学这三个部分，作为土木工程应用的基础理论，也是依赖高中力学的基础发展而来。在建筑力学中，理论力学研究的主要方向是分析物体受力以及在力的作用下，物体的平衡问题，是整个建筑力学中最基础的内容，由此可见其重要性；材料力学研究的是在外力的作用下，各种物理材料自身的变化及其应用的力学范围等等；结构力学则是主要研究土木工程中结构部分的受力、传力和优化问题。在建筑力学中，以上三个部分各自发挥着重要的作用，并以高中力学为基础，不断进行拓展和应用，同时也对高中力学知识加以补充和完善。简单来讲就是由于建筑力学在实际工程问题中的广泛应用，所以能够总结出更多和更全面的力学原理和知识，从而不断推动高中力学的发展。由此可见，高中力学与建筑力学之间的联系非常紧密，高中力学是建筑力学的基础，建筑力学则通过实际运用对高中力学进行补充和完善。

3、力学在土木工程实践中的应用实例

在土木工程中，力学的主要作用是要保证建筑本身的稳定性。石拱桥可以算是我国劳动人民最主要的一项指挥结晶。石拱桥堆砌的方式看似简单，然而其稳定性和平衡性都需要依靠力学来实现。下文以一个简单的石拱桥实例来对土木工程中力学原理的实践应用进行介绍。

如图1所示，假设一座由4块势头构成的石拱桥，左右两边结构对称，石块1和石块4分别连接左右地基，石块2、3分别连接石块1、4，根据力的平衡原来对其进行力学分析，首先分别对组成石拱桥的1、2、3、4号石块进行受力分析，石块1分别受到自身重力G1，桥基的反作用力F0以及石块2的反作用力F21三种作用力的影响，运用正交分解法即可列出相应的方程。再对石块2进行同样的受力分析，石块2受自身重力G2，石块1反作用力F12以及石块3反作用力F32三种力的作用影响，同样用正交分解法列出相应方程。从结构上来看，石块3、4与石块1、2对称，可采用同样的分析法，但需要注意方向相反，因此不需要再进行受力分析。通过以上分析可以看出，运用力的平衡原理分析每一块构成桥梁的石块受力，以计算桥梁最大受力值，是保障桥梁安全性和稳定性的主要手段。这里只是对桥梁本身的平衡性进行了研究，桥梁在实际使用过程中的负载问题也可以采用同样的方法进行分析。

4、高中力学在土木工程领域的发展

在科技不断进步的影响下，高中力学在土木工程中得到了越来越广泛的应用和发展，并通过与建筑力学的融合，形成了如理论力学、固体力学、流体力学等多种力学理论。

理论力学中主要包括：静力学、运动学以及动力学，可以说所有的力学分支都是在理论力学的基础上建设而来，如果没有这些理论作为基础支撑，建筑力学的发展就是空中楼阁，由此可见理论力学在力学发展中的重要性。静力力学主要研究的是：在力的作用下使物体保持平衡、建立力的平衡需要的条件和分析力的方法等内容，研究过程中主要应用的力学原理有合成、分解和平衡等，正交分解法、三角形法则以及平行四边形法则等则是其主要的分析方法[2]。除此以外，无论是静力学还是动力学都会应用到万有引力和牛顿运动定律等力学的原理，这些力学原理的基础都是理论力学。

在土木工程中，固体力学的重要性同样不可忽视，固体力学的主要研究对象为固体物质，研究内容为固体介质受到外力、变形、温度等因素的影响。以此同时，还可以将固体力学分解成为材料力学、塑性力学和弹性力学等，其中的材料力学是以力学的理论严厉作为基础，对物体的分解、合成和平衡进行计算；土木工程建筑领域同时还将弹性力学这门新的学科进行了全面的应用。除此以外，固体力学中的动力学部分则是衍生于高中力学中的动力和摩擦力等。随着当前科技的快速发展，计算机在各领域的应用也得到了越来越广泛的应用，固体力学研究领域也开始全面应用计算机模拟系统和方针技术，相信在计算机计算的带动下，固体力学的研究将会得到更加深入的发展。

关于流体力学的研究最终可以追溯到我国古代，由于其与人们的生产实践练习比较紧密，因此关于流体力学的系统原理在很早以前就开始形成，早期的土建工程如大禹治水、都江堰等都在一定程度上对流体力学的应用有所体现。进入现代社会以后，能源需求越来越大，人们为了满足对石油、天然气的开发需求，重点对流体力学进行研究和发展，并且地下流水对建筑物的影响也可以应用流体力学的原理来测定。而流体力学的基础就是液体平和理论和浮力，这也是高中力学的重要内容。由此可以看出，流体力学在土木工程建设中重要性及其未来发展趋势的实用性。

结语：

总而言之，整个土木建筑力学都是以高中力学为基础，并通过生产实践，不断赌气进行应用和发展，随着当今科技的不断发展，高中力学也在不断与各种先进技术相融合以促进建筑力学的发展，使其能够土木建筑领域提供更好的帮助，增强现代建筑的安全性、稳定性和实用性。

参考文献：

[1]李凯凝.力学在建筑工程中的有效应用分析[J].低碳世界，2016（22）：153-154.

[2]刘旭红，董军.力学在桥梁工程中的应用及发展趋势[J].西南林学院学报，2000，20（3）：186-190.