經(jīng)典力學(xué)在生活中的應(yīng)用

張俊杰

摘要：中學(xué)階段是學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的主要時(shí)期，這一時(shí)間段內(nèi)以高中最為重要，也是強(qiáng)化物理學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)的時(shí)期。經(jīng)典力學(xué)是物理學(xué)相關(guān)知識(shí)的重點(diǎn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)時(shí)，要打好堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，以求將來(lái)進(jìn)一步的延伸學(xué)習(xí)。而提高學(xué)習(xí)效率與質(zhì)量的重要手段便是將理論與實(shí)踐相結(jié)合，這樣不僅提高了對(duì)相關(guān)知識(shí)的掌握效果，還強(qiáng)化了相關(guān)理論的應(yīng)用能力。

關(guān)鍵詞：經(jīng)典力學(xué)；物理；應(yīng)用

物理學(xué)是與我們?nèi)粘Ｉ钆c自然現(xiàn)象息息相關(guān)的學(xué)科，特別是經(jīng)典力學(xué)與我們的生活有著密切管理。經(jīng)典力學(xué)共被分為三大力學(xué)體系：固體力學(xué)、流體力學(xué)與一般力學(xué)。經(jīng)典力學(xué)主要用于研究宏觀(guān)的物體在進(jìn)行低速機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的現(xiàn)象與規(guī)律。早在十九世紀(jì)，經(jīng)典力學(xué)就已經(jīng)成為了物理學(xué)中較為成熟的重要學(xué)科分支，涉及多行業(yè)多領(lǐng)域，對(duì)航空、航天、機(jī)械、建筑等多領(lǐng)域都有著極大的影響。

經(jīng)典力學(xué)的相關(guān)知識(shí)是中學(xué)階段的物理學(xué)科學(xué)習(xí)重點(diǎn)，初中階段的理學(xué)知識(shí)點(diǎn)多是初級(jí)的物理基礎(chǔ)知識(shí)，而高中階段所學(xué)習(xí)的物理學(xué)知識(shí)則有所延伸。在學(xué)習(xí)理學(xué)知識(shí)時(shí)，應(yīng)當(dāng)與我們的日常生活聯(lián)系起來(lái)，不僅能夠強(qiáng)化對(duì)物理知識(shí)的理解，也能夠幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理知識(shí)的用途[1]。

一、經(jīng)典力學(xué)在工巧設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

拱橋是我國(guó)傳統(tǒng)的橋梁建筑的一類(lèi)，國(guó)外也有著很多工巧建筑。拱橋這一建筑技術(shù)也隨著時(shí)代的進(jìn)程不斷發(fā)展著，國(guó)內(nèi)外著名的拱橋眾多，例如趙州橋、克拉克橋等。拱橋的外觀(guān)形態(tài)比較特殊，并且具備獨(dú)特的美感，當(dāng)前仍保存下來(lái)的拱橋建筑也是橋梁建筑史中的里程碑。拱橋所采用的建筑工藝、技術(shù)在當(dāng)今公路、鐵路建設(shè)中應(yīng)用廣泛。當(dāng)前國(guó)內(nèi)大部分橋梁都可以見(jiàn)到橋拱的應(yīng)用，拱形結(jié)構(gòu)不僅強(qiáng)化了橋面承載力，也延長(zhǎng)了橋梁的使用年限。拱型結(jié)構(gòu)在橋梁結(jié)構(gòu)中，主要用以承載軸向壓力[2]。拱圈與拱肋協(xié)同運(yùn)作，承擔(dān)橋梁的重力，并將重力傳遞到支座之上，如拱橋結(jié)構(gòu)圖所示。

由上圖可以看出，拱橋的下部結(jié)構(gòu)多為弧形構(gòu)造，并且現(xiàn)有的橋拱形態(tài)具備優(yōu)弧、劣弧兩種，當(dāng)前最為常見(jiàn)的則是半圓形態(tài)的橋拱結(jié)構(gòu)。通過(guò)力學(xué)計(jì)算分析，針對(duì)橋面與弧面切點(diǎn)進(jìn)行分析可以看出橋梁具體的受力狀況，橋面在承載通過(guò)行人與車(chē)輛時(shí)，橋面壓力傳遞到弧面之上，會(huì)沿弧面切向分化出力，并且縱向壓力會(huì)隨弧面位置不同，分化出橫向分力，這就極大程度的分化了支座處所受豎向壓力。傳統(tǒng)拱橋多為石砌結(jié)構(gòu)，當(dāng)前橋梁建筑融合了磚、石、混凝土等多種材料，新型的材料與工藝令橋梁建筑具備更強(qiáng)的抗壓性能與耐久力。對(duì)拱橋的拱圈靜力體系進(jìn)行分析，可以將其細(xì)分為無(wú)鉸拱、雙鉸拱、三鉸拱三類(lèi)。無(wú)鉸拱與雙鉸拱體系結(jié)構(gòu)的橋梁是超靜定結(jié)構(gòu)，三鉸拱則是靜定結(jié)構(gòu)。無(wú)鉸拱橋臺(tái)之上聯(lián)結(jié)固定拱圈的兩端，構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體系具備最強(qiáng)受力性能，橋梁因此產(chǎn)生的形變也非常細(xì)微。與有鉸拱體系相比，無(wú)鉸拱結(jié)構(gòu)建造成本更為經(jīng)濟(jì)，并且結(jié)構(gòu)與構(gòu)造都非常簡(jiǎn)單，施工操作的難度也相對(duì)較低，是建造拱形橋梁的主要結(jié)構(gòu)類(lèi)型。雙鉸拱則是在橋拱拱圈的兩端分別設(shè)置相應(yīng)的角支承點(diǎn)，這種結(jié)構(gòu)也非常簡(jiǎn)易，沒(méi)有無(wú)鉸拱所具備的剛勁性能，但是這種結(jié)構(gòu)克服了橋臺(tái)兩端可能出現(xiàn)的位移問(wèn)題，在一些地質(zhì)條件相對(duì)較差的環(huán)境下，不適宜建造無(wú)鉸拱結(jié)構(gòu)橋梁，該類(lèi)地區(qū)多采用雙鉸拱。三鉸拱較前兩類(lèi)，整體剛度最差，這也是因由橋拱拱頂鉸接點(diǎn)所導(dǎo)致。三鉸拱中間的鉸節(jié)點(diǎn)因其受力的特殊性，建造與維護(hù)工藝要求也極高，所以通常情況下不會(huì)采用主拱圈結(jié)構(gòu)[3]。

二、浮力在輪船建造上的應(yīng)用

三、結(jié)語(yǔ)

物理學(xué)與當(dāng)前的生活生產(chǎn)密切相關(guān)，本文就力學(xué)與橋梁建筑與輪船制造進(jìn)行了研究分析。但本人因?qū)W識(shí)有限，所能舉案例與知識(shí)內(nèi)容也比較片面。經(jīng)典力學(xué)是物理學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，也是物理學(xué)的重點(diǎn)課題，中學(xué)階段的物理學(xué)科教學(xué)內(nèi)容也相當(dāng)重要，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化此階段的物理學(xué)教學(xué)條件與效率，而借助真實(shí)案例展開(kāi)教學(xué)則是提高相關(guān)知識(shí)傳習(xí)效率的重要手段。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)注重將知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，教師也應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生將知識(shí)帶入生活中，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)相關(guān)物理知識(shí)的掌握深度[5]。

參考文獻(xiàn)

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[5] 陳乃立，莊表中.在力學(xué)應(yīng)用中開(kāi)拓創(chuàng)新思維──理論力學(xué)教學(xué)改革探索[J].河海大學(xué)常州分校學(xué)報(bào)，2000，（02）：62-67.endprint