篇一：力学在生活中的应用
力学在生活中的应用
通过这几天教授们的讲解，不仅使我明白了自己专业的发展方向，同时也让我明白了力学在生产生活中的重要性，生命本来就充满了无数的巧合，不记得是哪位教授说过“不是你选择了力学，而是力学选择了你”，或许我能来到这个专业，遇到这些同学和教授们就是一种缘分，珍惜这缘分，同时去热爱一个专业。 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，计算方法，试验手段．力学和工程学的结合促使工程力学各个分支的形成和发展．
力学按研究对象可划分为固体力学、流体力学和一般力学三个分支．固体力学和流体力学通常采用连续介质模型来研究；余下的部分则组成一般力学．属于固体力学的有弹性力学、塑性力学，近期出现的散体力学、断裂力学等；流体力学由早期的水力学和水动力学两个分支汇合而成，并衍生出空气动力学、多相流体力学、渗流力学、非牛顿流体力学等；力学间的交叉又产生粘弹性理论、流变学、气动弹性力学等分支．力学在工程技术方面的应用结果则形成了工程力学或应用力学的各种分支，诸如材料力学、结构力学、土力学、岩石力学、爆炸力学、复合材料力学、天体力学、物理力学、等离子体动力学、电流体动力学、磁流体力学、热弹性力学、生物力学、生物流变学、地质力学、地球动力学、地球流体力学、理性力学、计算力学等等。
教授们研究的方向覆盖了力学大部分分支，这也给了我们继续深造的有利条件，有的时候看着教授们的研究成果和所做的项目也会想，是不是有一天自己也能完成这样的工作。 从亚里士多德时代的自然哲学，到牛顿时代的经典力学，直至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，物理已渗入到人类生活的各个领域。
物理学作为一门最基础的自然学科，贯穿着人类文明的发展历程，从远古燧人氏钻木生火到如今的信息化社会的建设，都少不了物理的参与。燧人钻木取火的基本原理正是摩擦生热原理，在热量积蓄到一定程度时就可以使木头与氧气发生剧烈反应产生火焰。而物理在如今的生活中拥有着更加广泛的应用，小到我们的生活，大至航空航天， 人走路是利用了鞋与地面的摩擦力，向后蹬是给地施加了一个向后的作用力，然后由于物体间作用力是相互的，所以地也给人一个向前的作用力。 给气球充上密度比空气小的气体，如氢气、一氧化碳，
气球就会受到空气对它的向上的大于其本身重力的力，然后我们就看到气球飞向空中。
因为重力，我们无论离地面多远，都不必担心会在太空中飘浮，终有落到地面的时刻。又因为重力，人类想要飞的梦想还没实现，而飞船卫星的起飞是花费的巨大的能量才克服重力的影响。 当别人用手打你肩膀的时候，你受到了他给你的作用力，但是你的肩膀也打了他。两个力是相同的，只不过因为压强的不同，产生的效果也就不一样。
力学知识在日常生产、生活和现代科技中应用非常广泛，主要有（1）体育运动方面：如跳高、跳水、体操、铅球、标枪等；（2）天体物理方面：如天体的运行、一些星体的发现、人类的太空活动等；（3）交通安全方面：汽车制动、安全距离、限速等。
1．重力的应用 我们生活在地球上，重力无处不在。如工人师傅在砌墙时，常常利用重锤线来检验墙身是否竖直，这是充分利用重力的方向是竖直向下这一原理；羽毛球的下端做得重一些，这是利用降低重心使球在下落过程中保护羽毛；汽车驾驶员在下坡时关闭发动机还能继续滑行，这是利用重力的作用而节省能源；在农业生产中的抛秧技术也是利用重力的方向竖直向下。假如没有重力，世界不可想象，水不能倒进嘴里，人们起跳后无法落回地面，飞舞的尘土会永远漂浮在空中，整个自然界将是一片混浊。在讲授重力时，要让学生展开热烈的讨论，充分挖掘学生的想象力，知道重力与我们的生产生活实际密切相关。
2．摩擦力的应用 摩擦力是一个重要的力，它在社会生产生活实际中应用非常广泛。如人们行走时，在光滑的地面上行走十分困难，这是因为接触面摩擦太小的缘故；汽车上坡打滑时，在路面上撒些粗石子或垫上稻草，汽车就能顺利前进，这是靠增大粗糙程度而增大摩擦力；鞋底做成各种花纹也是增大接触面的粗糙程度而增大摩擦；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，从而减少摩擦而增大滑行速度；各类机器中加润滑油是为了减小齿轮间的摩擦，保证机器的良好运行。可见，人类的生产生活实际都与摩擦力有关，有益的摩擦要充分利用，有害的摩擦要尽量减少。
3．弹力的应用 利用弹力可进行一系列社会生产生活活动，力有大小、方向、作用点。如高大的建筑需要打牢基础，桥梁设计需要精确计算各部分的受力大小；拔河需要用粗大一些绳子，防止拉力过大导致断裂；高压线的中心要加一根较粗的钢丝，才能支撑较大的架设跨度；运动员在瞬间产生的爆发力等等。
力学在日常生活中扮演着重要角色，同样力学也在工程建设中有着至关重要的地位。 人类在远古时代就开始制造各种器物，如弓箭、房屋、舟楫以及乐器等，这些都是简单的结构。随着社会的进步，人们对于结构设计的规律以及结构的强度和刚度逐渐有了认识，并且积累了经验，这表现在古代建筑的辉煌成就中，如埃及的金字塔，中国的万里长城、赵
州安济桥、北京故宫等等。尽管在这些结构中隐含有力学的知识，但并没有形成一门学科。
随着人类的进步发展，人们逐渐从这些结构和实践中总结经验，发展成现代的力学理论与方法。这些理论和方法几乎被应用到了没所有的领域。
建筑的发展和力学是密不可分的，可以说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，否则将产生诸多不好的后果，损失难以估计。 首先是建筑结构的合理性，如何在实际情况下选取合适节省材料的结构方式完成工程很重要。尤其要考虑到安全因素，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，这些都是我们要关注的。
其次是建筑物材料的选取应得当，这对建筑物质量和性能将产生本质的影响。不同的材料有着不同的强度、刚度、稳定性及疲劳破损等，在工程应用中要通过各种计算和软件建筑工程申请认证及实验进行模拟，使材料在实际环境中安全正常的工作，如上图便是对房屋桁架的测试。如何用最少的材料建造最安全实用的房屋是有一套完整有序的过程的，通过对建筑结构模型的力学分析，如它的抗弯能力、实用载荷大小、弹性性能、震动要求等。尤其在一些大型桥梁建筑中使用的钢结构梁和拉杆等，在长期的负载作用下如何保持结构的受力均衡和稳定，在建造过程中的步骤和难点都应该预计的到，如钢筋混泥土的选择，斜拉杆的分布及个数的多少，这些都对工程的施工和寿命有影响。所以做工程建造前必须有着严密的计算分析与可能出现情况的充分准备及解决方案，这是每个工程建设人员必备的素养。
最后是对工程实际环境的考察和科学估计。如高原与平原的不同。高山与土层的分布、风载荷地震雨水冷湿等自然因素的考量。有些甚至要考虑到特殊的人文需要，如建造地铁，我们必须避开高大建筑层和易塌方段，建在核电站的建筑等等，在这些工程结构中体现出一个有一个特殊的规范和要求，如左图的青藏铁路建设，为了保证铁路地基的长年冷冻状态，在铁路两旁的地基中插入了数千根散热棒，否则地基会有于长期的
工作解冻坍塌裂缝等只是铁轨受力不均，进而可能造成不可预计的损失。这些都是要在实际工程重要考虑和解决的问题，只有正确的通过各种科学手段我们才能把一座座优美坚固的建筑呈现在大地上。
力学是美丽的也是要我们认真对待的，他几乎应用到了所有角落，我们作为力学学习者，掌握最基本的分析方法和培养良好的科学习惯尤为重要，并为以后的学习和工作打下坚实基础。
篇二：力学在生活中的应用
浅谈生活中的力学知识
姓名：白玉川
学号：201305507
班级：2013055
专业：工程力学
电话：13253675263
目录：
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一、江河大堤与水库大坝????????????2
二、世界上最大的风力发电机-SL5000??????4
三、潜水艇和鱼如何实现上浮和下沉???????5
四、弹性力学对跳板的解释???????????5
五、小结???????????????????7
参考文献???????????????????8
浅谈生活中的力学知识
摘要：生活中很多事情都可以用力学的观点去解释，而关于这方面的书却很少，我认为我们学生应该学以致用，多用力学的观点看问题，这样也能使我们的理论知识得以提升，本文从前人的实验数据和生活中的实例进行分析，从而说明只要我们以力学的观点看问题，生活中就处处有力学的存在。
关键词：生活实例材料力学结构力学弹性力学流体力学
一、江河大堤与水库大坝
一般江河大堤和水库大坝的横截面如图1甲、乙所示。
比较上面两图，不难发现，它们的共同之处都是上窄下宽，
不同的是江河堤
的迎水面坡度缓，背水面坡度陡，而水库坝则恰恰相反，挡水面坡度陡，背水面坡度缓。
1、为什么江河大提与水库大坝都修成上窄下宽
无论是江河大堤，还是水库大坝都修成上窄下宽，其目的主要是为了“三防”。 1、防水压：根据液体内部压强公式ｐ＝ρgh可知，堤坝内的水越靠近堤坝底，水深ｈ越大，水产生的压强也越大．堤坝下宽能承受较大的水压，确保堤坝的安全。 2、防渗漏：堤坝下部受水的压强越大，水越容易渗进坝体．把下部修得宽些，就可以延长堤坝内水的渗透路径，增大渗透阻力，从而提高堤坝的防渗透性能。 3、防滑动：堤坝内水的压力总有将大堤向外水平推动和将大坝推向下游的运动趋势，堤坝基底需要有与之抗衡的静摩擦力，才能保持堤坝平衡。将堤坝下部修宽既可增大坝体的重力，也可增大迎水面（挡水面）上水对坝体竖直向下的压力，因此，可以增强坝体与坝基间的最大静摩擦力，达到防止堤坝滑动的目的。
2、为什么江河大堤和水库大坝两边的坡度陡缓状况修得恰恰相反
对于两岸拦水的大堤来说，奔腾的江河水的冲击力方向朝下游，水对堤坝的作用力主要是压力，如图2甲、乙所示，水的压力垂直于堤面，根据力的分解知识有，F??＝Ｆsinθ，F??＝Ｆcosθ，因此，对于同样大小的水的压力Ｆ，坡度平缓的堤面所受横向水平压力较小，即F??＜F??′；所受竖直向下的压力较大，即F??＞F??′．所以对于江河大堤，迎水面坡度缓，水对大堤水平向外的推力F??小．同时竖直向下的力F??大，有利于增大堤坝基底与堤坝的静摩擦力，即可以防滑。
对于水库大坝受力分析，如图3所示，根据液体压强公式ｐ＝ρgh，水库大坝的挡水面各处承受的压强跟水深成正比，呈三角形分布，故总水压力通过压强的三角形分布距坝底Ｈ／3
。设水库大坝的总重力为Ｇ，重心在Ｏ′处，为便于
分析，设水库中水对大坝的总压力Ｆ水平向外（大坝
外侧），如右下图所示．因受水的压力Ｆ的作用，坝
体会以水库外侧大坝的坝脚Ｏ为支点有沿顺时针方
向倾覆的趋势，其倾覆力矩为ＭＦ＝Ｆ×Ｈ／3。而
大坝依靠自身的重力Ｇ产生的抗倾覆力矩ＭG＝Ｇｄ。
把坝体修得沿背水面坡度缓一些，能够达到既增大重力，又增大力臂ｄ的效果，从而达到增大抗倾覆力矩ＭG的效果。
由此可见，在不增加建设大堤和大坝的土石方，用料及造价相同 的前提下，迎水面比背水面缓的江河大堤更牢固，挡水面比背水面陡的水库大坝更稳定。
二、世界上最大的风力发电机-SL5000
2011年8月，海上最大风力发电机SL5000在上海杭州湾东海大桥风电场安装成功。SL5000是目前世界上安装最大的风力
发电机，设计寿命20年，最终将从空气中
获取4亿千瓦时的电能。
众所周知，获取风能的方式是目前对自然界
影响最小的。但是作为世界上最大的风力发电机，
同时又要安装在每年都有几个月是台风肆虐的季节的杭州湾，因此，叶片的质量事关重大。下面简单谈一下力学知识在叶片制造过程中的重要性。
叶片。因为叶片的长度超
过60米，又要在残酷的环境
中经受考验，所以叶片要求要
有最大的强度和最轻的重量。
又因为叶片的形状根据流体
力学设计为了获得最大的动力为不规则的形状，所
以最终选择制造叶片的材料是玻璃钢，也就是环氧
树脂中加入编织物的复合材料。
然而依据力学知识设计制造出叶片样品之后，
最重要的程序就是进行样品检测，
结合计算机分析
出叶片结构中各个位置的受力情况。在这个过程开始之前首先要在叶片各个部位贴上应力感应器，以此来观察叶片内细微应力的变化。在实验室模拟自然界最强的力量来考验叶片，叶片20年的设计寿命等于施加大荷载振动400万次，现在在相同荷载下让叶片振动500万次，振动完成后检查叶片内部破损的情况，以此来确定叶片是否达到了设计要求。
三、潜水艇和鱼如何实现上浮和下沉
潜水艇是通过改变自身
的重力来实现上浮和下潜。
潜艇主压载水舱水增多
时，增加重量，当重量大于
水所产生的浮力时，即从水
面潜入水下。用压缩空气把主压载水舱内的一部分水排出，重量减小，当自身重力小于水产生的浮力时，即从水下浮出水面。艇内设有专门的装置调整水舱，用于注入或排出适量的水，以调整因物资、弹药的消耗和海水密度的改变而引起的潜艇水下浮力的变化。艇首、艇尾还设有纵倾平衡水舱，通过调整首、尾平衡水舱水量以消除潜艇在水下可能产生的纵倾。
而鱼不同，它是靠改变自身体积，而改变自身密度来实现上浮和下潜的。鱼想下潜时，鱼就把鱼鳔内的一部分气体排出体外，体积减小，密度增大，当密度大于水的密度时，鱼就潜入水下。当鱼想浮上水面时就把鳃滤出的一部分气体放入鱼鳔内，鱼体积就会增大，当鱼密度小于水密度时，鱼就会浮出水面。
四、弹性力学对跳板的解释
4.1在奥运期间，我国健儿在跳水中取得
优异 成绩，那么怎样用力学的观点分析跳板
的受力，并用弹性力学来验证结果是否正确。
4.2弹性力学也称弹性理论，主要研究弹
性体在外力作用或温度变化等外界 因素下所
产生的应力、应变和位移，从而解决结构或机械设计中所提出的强度和刚度问题。
篇三：工程力学在生活中的应用
工程力学在生活生产中的应用
摘要：本文从结构力学的发展史和学科体系，来阐述工程力
学在生活生产中的应用。
关键词:工程结构 受力 强度
结构力学主要研究工程结构受力和传力的规律，以及如何进
行结构优化的学科。工程结构是能够承受和传递外载荷的系统，包括杆、板、壳以及它们的组合体，如飞机机身和机翼、桥梁、屋架和承力墙等。结构力学的任务是研究工程结构在外载荷作用下的应力、应变和位移等的规律；分析不同形式和不同材料的工程结构，为工程设计提供分析方法和计算公式；确定工程结构承受和传递外力的能力；研究和发展新型工程结构。
观察自然界中的天然结构，如植物的根、茎和叶，动物的骨骼，蛋类的外壳，可以发现它们的强度和刚度不仅与材料有关，而且和它们的造型有密切的关系，很多工程结构就是受到天然结构的启发而创制出来的。结构设计不仅要考虑结构的强度和刚度，还要做到用料省、重量轻．对某些工程来说减轻重量尤为重要，比如飞机重量的减轻就可以使飞机航程远、上升快、速度大、能耗低。
结构力学的发展简史：随着社会的进步，人们对结构设计的规律以及结构的强度和刚度逐渐有了认识，并且积累了宝贵的经验，这表现在古代建筑的辉煌成就中，如埃及的金字塔，中国的万里长城、赵州安济桥、北京故宫等等。尽管在这些结构中隐含
有力学的知识，但并没有形成一门学科。就基本原理和方法而言，结构力学是与理论力学、材料力学同时发展起来的。所以结构力学在发展的初期是与理论力学和材料力学融合在一起的。到19世纪初，由于工业的发展，人们开始设计各种大规模的工程结构，对于这些结构的设计，要作较精确的分析和计算。因此，工程结构的分析理论和分析方法开始独立出来，到19世纪中叶，结构力学开始成为一门独立的学科。19世纪中出现了许多结构力学的计算理论和方法。法国的纳维于1826年提出了求解静不定结构问题的一般方法。从19世纪30年代起，由于要在桥梁上通过火车，不仅需要考虑桥梁承受静载荷的问题，还必须考虑承受
动载荷的问题，又由于桥梁跨度的增长，出现了金属桁架结构。 从1847年开始的数十年间，学者们应用图解法、解析法等来研究静定桁架结构的受力分析，这奠定了桁架理论的基础。1864年，英国的麦克斯韦创立单位载荷法和位移互等定理，并用单位载荷法求出桁架的位移，由此学者们终于得到了解静不定问题的方法。基本理论建立后，在解决原有结构问题的同时，还不断发展新型结构及其相应的理论。
19世纪末到20世纪初，学者们对船舶结构进行了大量的力学研究，并研究了可动载荷下的粱的动力学理论以及自由振动和受迫振动方面的问题。20世纪初，航空工程的发展促进了对薄壁结构和加劲板壳的应力和变形分析，以及对稳定性问题的研究。同时桥梁和建筑开始大量使用钢筋混凝土材料，这就要求科
学家们对钢架结构进行系统的研究，在1914年德国的本迪克森创立了转角位移法，用以解决刚架和连续粱等问题。后来，在20～30年代，对复杂的静不定杆系结构提出了一些简易计算方法，使一般的设计人员都可以掌握和使用了。到了20世纪20年代，人们又提出了蜂窝夹层结构的设想。根据结构的"极限状态"这一概念，学者们得出了弹性地基上粱、板及刚架的设计计算新理论。对承受各种动载荷的结构力学问题，也在实验和理论方面做了许多研究工作。随着结构力学的发展，疲劳问题、断裂问题和复合材料结构问题先后进入结构力学的研究领域。20世纪中叶，电子计算机和有限元法的问世使得大型结构的复杂计算成为可能，从而将结构力学的研究和应用水平提到了一个新的高度。
结构力学的学科体系：根据其研究性质和对象的不同，结构力学分为结构静力学、结构动力学、结构稳定理论、结构断裂、疲劳理论和杆系结构理论、薄壁结构理论和整体结构理论等。结构静力学是结构力学中首先发展起来的分支，它主要研究工程结构在静载荷作用下的弹、塑性变形和应力状态，以及结构优化问题。静载荷是指不随时间变化的外加载荷，变化较慢的载荷，也可近似地看作静载荷。结构静力学是结构力学其他分支学科的基础。
结构动力学是研究工程结构在动载荷作用下的响应和性能的分支学科。动载荷是指随时间而改变的载荷。在动载荷作用下，
结构内部的应力、应变及位移也必然是时间的函数。由于涉及时间因素，结构动力学的研究内容一般比结构静力学复杂的多。 结构稳定理论是研究工程结构稳定性的分支。现代工程中大量使用细长型和薄型结构，如细杆、薄板和薄壳。它们受压时，会在内部应力小于屈服极限的情况下发生失稳，从而降低以至完全丧失承载能力。大变形还会影响结构设计的其他要求，例如影响飞行器的空气动力学性能。结构稳定理论中最重要的内容是确定结构的失稳临界载荷。结构断裂和疲劳理论是研究因工程结构内部不可避免地存在裂纹，裂纹会在外载荷作用下扩展而引起断裂破坏，也会在幅值较小的交变载荷作用下扩展而引起疲劳破坏的学科。在结构力学对于各种工程结构的理论和实验研究中，针对研究对象还形成了一些
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