力學發展及其在生活中的應用

張珅豪

摘 要：力學是現代社會學科中已經獨立的一門學科，隨著現代社會的發展，力學的發展顯得尤為重要，本文基于力學發展的歷史進程，概述了現代力學的發展狀況，列舉了力學在生活各個方面的應用。

關鍵詞：力學發展；歷史歷程；應用

中圖分類號：X-019 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）03-0206-01

1 前言

力學，作為人類社會最為基礎的科學學科之一，其主要的研究方向是物質的機械運動規律。古代人類社會勞動人民從生活中觀察到各種和力學有關的現象，總結經驗，逐漸建立起對平衡物體受力情況的認識。現代社會，力學已經發展為一個宏大的領域，可以毫不夸張的說，力學幾乎涉及生活的各個方面，且已經成為對眾多自然學科來說是最基礎的、最具有支撐性作用的學科。

2 力學的發展

2.1 力學的發展歷史歷程

力學的發展，最早可以追溯到遙遠的古代，人們在生產勞動中應用杠桿、螺旋、滑輪、斜面等簡單的單機械工具，來輔助社會生活生產。從阿基米德的《論比重》奠定靜力學基礎，到意大利達芬奇研究滑動摩擦、平衡和力矩，再到哥白尼的“日心說”，力學體系的發展，代表著時代前進的步伐。16世紀末期，由于航海事業的發展，以及戰爭和工業規模化生產的需要，力學的研究得到了極大的促進，力學被視為工程技術發展的基石，力學發展，總會伴隨著社會軍事和經濟的發展進程。鐘表工業的興起，極大地促進了勻速運動的理論發展。水磨機械傳動促進了摩擦力和齒輪轉動的力學研究，火炮的大規模運用推動力學體系中對拋射體運動力學的研究。對于以前的力學界來說，天體的運行提供給了人們最為純粹、最為精確的機械運動數據資料模型，這使得人們有可能排除摩擦和空氣阻力的干擾，對機械運動研究的更為透徹，得到更為規律性的認識。由此，天文學為力學找到了算是最為理想的實驗室，這個特殊的實驗室就是天體，天體可以說極大地促進了人們對力學的研究。丹麥天文學家第谷在16世紀對天地觀測獲取了大量的數據，為開普勒提出三大定律奠定了基礎，為他的理論研究做了充足的準備。開普勒提出行星運動三定律后，又有兩個力學先哲出現在歷史舞臺。第一個是研究了自由落體規律、慣性定律以及加速度的伽利略，第二個就是英國科學家牛頓。牛頓提出三個基本定律，萬有引力定律，天體力學等，并將其記錄在了跨世巨著《自然哲學的數學原理》中。成為力學的奠基人。理論力學研究領域的發展，當然還少不了像伯努利、歐拉、達朗伯、拉格朗日等等很多力學的研究者以及數學家的貢獻。力學雖說是一門基礎性學科，但歸根結底，還是數學的問題，力學對數學的要求不僅有矢量代數和微積分，還涉及數學領域的很多原理與計算及邏輯思想[1]。

20世紀的力學發展，主要基于對航天航空工程發展的需求，圍繞航天事業進行延伸和發展，航空航天工程中的力學問題成為力學研究領域的主流問題。但同時，其他和力學有或多或少交叉的的學科，也在慢慢向力學體系靠攏。21世紀力學的發展，呈現出和以往不一樣的局面，力學的研究不再局限與某一或幾個單一的領域，絕大多數新興工科的蓬勃發展都離不開力學的基礎，如微納米力學的發展，屬于和力學聯系領域前沿性的問題。另外一些傳統學科領域也慢慢加強了與力學研究的理論聯系，由于工程應用的發展，力學被更多更廣泛地應用到社會生產實踐中。另外，現代信息電子技術的迅猛發展以及計算機和光電技術的發展，也從一個方面，極大地推動了力學發展的進程。現代力學的的發展，已經被科學劃分形成了很多類，涉及天體、物理、地理、空氣動力、流體、數學、生物學等等多個領域。

2.2 力學發展的未來展望

從現在力學領域的發展現狀來看，許多新興與力學有交叉的學科，有著很大的發展空間。從宏觀研究到如今的細觀和微觀的力學的轉變進程來看，力學的發展，還有很長的一段路要走。隨著現代社會生產力發展，肯定還會不斷出現的新的問題，這些都需力學來解答。所以，現代力學的發展需求，對力學研究者有著極大的挑戰，當然，機遇和挑戰是并存的，力學解決不了需求之日，即是力學領域突破之日。

3 力學在生活中的應用

力學是這一學科的發展之初，就是從生活經驗總結中發展而來的，所以說我們的日常生活，不管是衣食住行還是其他方面處處都與力學有著緊密的關系。力學已經充斥到了我們生活的方方面面。重力、摩擦力以及杠桿原理等等生活中常見的力學現象和原理的應用，已經對我們的社會生活生產起到了不可估量的幫助與影響。這些原理和知識也在深刻的影響著人們的生活方式，為人類文明的繁榮發展與進步起到很大的推動作用[2]。

常見的生活中力學的應用實例如橋梁的設計建造，鐵路公路的設計建造等等。力學分析可以計算橋梁及公路鐵路的承重狀況，以此來改進實際建筑對象，達到最大的實用效率。高樓大廈，低樓平房的建造，自然也離不開力學。例如在地震多發的地區，大樓往往需要具備良好的穩定性，要有著良好的抗震的性能，力學分析可以為建筑設計提供理論支持。現代船舶建造事業的發展，也需要力學工作者對新的船舶設計進行大量的定性力學分析和計算，以此來論證其下水的可行性。工業制造的普及，機械自動化工程中機械的設計制造，也需要力學的支持。另外，堤壩的設計，都是上窄下寬的模式，這其實也是一個典型的力學分析問題，上窄下寬是為了提高堤壩的穩定性，這樣的設計可以提高堤壩的抗顛覆能力，堤壩不但涉及上窄下寬的整體設計問題，其實在迎水面坡度和背水面坡度的設計也極為講究，通過簡單的受力分析發現，在用料相同的情況下，水庫中的堤壩，背水面修的比擋水面緩可以更好地提升穩定性，而將江河中的堤壩迎水面修得比背水面更緩可以得到更好的穩定性[3]。

可見，有時候在某些情況下，通過力學分析思考，簡單做出相應的變化，就可以起到意想不到的效果。其實，力學再我們生活的身邊也處處存在，例如，一個紙盒子的包裝設計，都是蘊含力學元素的。根據承裝的物品的不同，紙盒的材料、盒中的緩沖物的選取，都需要考慮實際情況，結合受力分析，完成設計。另外我們過年都要吃餃子，煮餃子時湯沸騰時我們向鍋里加少許冷水的做法也是蘊含力學知識的，這就是所謂的冷作硬化的原理，這樣煮出來的餃子比較堅挺，口感最佳。在煮餃子的過程中，餃子皮如果長時間處于高溫高壓這種狀態下，會逐漸變的越來越松軟，湯汁甚至可以透過餃子皮浸泡到餃子餡，影響餃子餡的味道，雖然最后也一定能夠煮熟，但是吃起來，口感可是差了一大截。一般的金屬材料在提高強度時就會運用這個原理。由此可見，力學已經滲透到我們生活的方方面面中去了。

4 結語

力學領域是一片遼闊的天空，幾乎覆蓋了我們的社會學科和生活中的每一個角落，了解力學的發展和其在生活中的應用，可以幫助我們更好地推動力學的發展，并使我們終生受益。

參考文獻

[1]席春娜.淺談力學的發展及其在生活中的應用[J].西部皮革，2017，（6）：241.

[2]李永剛.力學在土木工程中的應用[J].建材與裝飾，2017，（11）：195.

[3]周豐峻.21世紀力學發展的重點領域和工程應用方向[A].河南省力學學會.力學與工程應用（第十三卷）[C].河南省力學學會，2010.