高中力學在土木工程中的作用

摘要：能創造全新的建筑環境的土木工程在現代人類文明的發展中起著重要作用。力學對于土木工程施工而言是其基本存在，決定著建筑產品的穩定性。已廣泛應用于土木工程中的力學，是高中物理知識體系的重要組成部分。為了深入地了解高中物理力學知識，研究物理力學知識在土木工程中的作用很有必要。本文分析了高中物理力學知識的基本內容及其高中物理力學知識在土木工程中發揮的獨特作用：力學其與土木工程相關性很大。高中物理力學知識能實際運用在土木工程的發展中，土木工程為高中物理力學知識的正確性以及激發新的力學問題方面創造了自然的實驗環境，能有效驗證和補充物理力學知識。

關鍵詞：高中力學；土木工程；作用

能創造全新的建筑環境的土木工程在現代人類文明的發展中起著重要作用。力學對于土木工程施工而言是其基本存在，決定著建筑產品的穩定性。已廣泛應用于土木工程中的力學，是高中物理知識體系的重要組成部分。為了深入地了解高中物理力學知識，研究物理力學知識在土木工程中的作用很有必要。本文分析了高中物理力學知識的基本內容及其高中物理力學知識在土木工程中發揮的獨特作用。

1. 高中力學基本內容

作為高中物理學重要的學習領域，力學被定義為不可或缺的機械系統中對象之間力的交互，如運動學（直線運動），牛頓運動定律，曲線運動，機械能及其守恒定律等，這些力學的顯著基本特征是施力對象和受力對象是交互存在的，也就是說，當一個對象受到力時，必須有另一個對象施加力。根據其性質力可分為重力，分子力，摩擦力，彈性，電磁力等。根據其作用力分為不同效果的力譬如拉力，支撐力，壓力和阻力等。同時，力的分解，綜合和平衡也是高中物理力學學習研究中非常重要的板塊。源于生命的物理學原理和物理知識都可以應用于現實生活中。力學也不例外。在現實生活中，為解決實際問題，力的分析方法往往能派上用場。

2. 高中力學與土木工程的聯系

在分為理論力學，材料力學和結構力學三個部分的建筑力學是土木工程應用的基本理論。建筑力學與此同時依賴于高中力學的基礎和發展。作為建筑力學的基礎內容，理論力學主要研究物體的平衡問題和物體在力的作用下的分析方法。材料力學主要研究各種物理材料在各種外力作用下的變化及其應用的力學范圍。主要研究土木工程中的結構優化問題是結構力學。高中力學與建筑力學聯系緊密。在建筑力學中扮演各自角色的理論力學，材料力學和結構力學這三個部分是在高中力學的基礎上擴展發展而來的，同時建筑力學推動著高中力學的發展，因為廣泛使用在實際工程問題中的建筑力學可以總結出越來越多的綜合力學原理和知識。

力學其與土木工程相關性很大。高中物理力學知識能實際運用在土木工程的發展中，土木工程為高中物理力學知識的正確性以及激發新的力學問題方面創造了自然的實驗環境，能有效驗證和補充物理力學知識。

3. 高中力學在土木工程領域的發展應用

高中力學借助現代科學技術越來越廣泛地應用在土木工程領域。各種力學理論也應運而生。理論力學，流體力學，固體力學等是高中力學在土木工程領域中的最主要應用。

運動學，靜力學和動力學是作為所有力學的基礎的理論力學的主要內容。力合成，分解和平衡的力學原理是理論力學的主要原理，三角規則，平行四邊形規則，正交分解等是理論力學的分析方法。靜力學和動力學都應用于牛頓運動定律。作為最重要、最基礎學科的學科，理論力學是所有力學分支建立的基礎。建筑力學的發展離不開理論力學力學的理論支持。

集中在固體材料研究上的具體分為材料力學，塑性力學，彈性力學等的固體力學，是一門因致力于研究受溫度，外力，變形等因素影響的固體介質而廣泛應用于建筑領域的新興學科，在土木工程領域發揮舉足輕重的作用。計算各種物體的合成，分解和平衡的材料力學運用的就是機械原理。固體力學的動力學源于高中力學中的力量和摩擦力。與此同時，固體力學領域隨著科學技術的飛速發展和計算機的廣泛應用在計算機仿真系統和仿真技術方面得到了充分的應用。

大禹治水，都江堰建設和羅馬供水管道系統這些可以追溯到世界早期的接近人們的生產實踐的工程都能看到流體力學原理應用的影子。可見流體力學的系統已經很早就形成了。作為高中力學的重要內容的流體力學的基礎是浮力和液體平衡理論。在土木工程實踐中流體力學的作用和實用性也反映在在現代社會中石油和天然氣開采上，為滿足石油和天然氣開采的需要以及確定地下的影響上離不開流體力學的原理的解釋和說明。

4. 高中力學在土木工程中的作用

高中物理力學在土木工程及其各行各業的發展中具有不可限量的用武之地，幾乎所有建設項目尤其許多優秀建筑物的建筑結構的安全性離不開力學理論的支撐和進步。換句話說，包括壓力，摩擦，合力等高中力學知識可以為很多常見的土木工程提供科學、合理的理論支撐，許多優秀建筑物的建筑結構的安全性和穩定性就在高中力學的應用下得以實現。

（1）壓力在土木工程中的作用

在土木工程施工過程中，如果項目的對象是橋梁，建筑物最大承載水平影響著工程材料的選定和建筑工程的實際寬度、橋墩和橋梁的壓縮數據。為了保證施工的工程質量，橋梁的穩定性符合標準這一點必須要得到保證。這就是將將壓力知識有效應用于土木工程建設以提高其穩定性的典型的例子。壓力是我們研究現代土木工程實際應用的重點。其實不只這一點，包括壓力，摩擦等高中力學知識可以為很多常見的土木工程提供科學、合理的理論支撐，而且壓力不僅是土木工程施工后工程穩定性的參考數據，也是檢驗土木工程施工后工程質量過關與否的一個重要指標。譬如在土木工程施工過程中以及在建設工作完成后，為確保項目的整體質量符合標準，項目的質量也可以通過工作負責人員測量與建筑物壓力有關的數據來衡量。

（2）摩擦在土木工程中的作用

作為我國土木工程施工技術的重大進步，摩擦力的作用在新形勢下的土木工程力學的應用也很廣泛，施工技術成本的降低和施工的穩定性的優勢都能在土木工程施工中合理應用摩擦力而出現，摩擦的實際應用在土木工程的建設中主要體現在以下幾個方面：施工中材料原有的阻力和力的運動方向被滑輪調整或改變后，摩擦實際上發揮重要作用，相關人員可以較為輕松地運輸建筑材料；通過在施工過程中擴大不同部位的接觸面來增加壓力面來進一步提高穩定性其實也無疑應用到了摩擦的原理。沒有摩擦力發揮的重要作用這些土木施工的過程很難實現。

（3）重力在土木工程中的作用

重力及其相關的計算公式是土木工程施工主要的應用工具也是其力學中最重要的部分。毋庸置疑，目前檢驗土木工程施工項目質量的核心指標之一就是重力。不同施工材料購買的要求在施工過程中不同階段對可以通過重力及其相關的計算公式來分析得到。應用整個建筑工程中不同的建筑材料時考慮可能出現的重力因素有助于測試出不同建筑部件施工前的可能效果和項目的穩定性。基于不同角度或分離或組合使用包括重力在內的綜合壓力因素，力學在土木工程施工中的作用和土木工程的整體施工效率可以最大限度地發揮和進一步的提高，例如土木工程建筑中無、有用功率之間的關系在重力和反作用力相結合的情況下可以很好被轉換，這可以提高土木工程中建筑材料運輸的質量和效率。

（4）合力在土木工程中的作用

可以發揮不同的獨立作用的力學譬如壓力、重力和摩擦力等如果聯合起來形成力學合力，發揮在不同程度上促進了中國土木工程和建筑的更好更快發展的重要作用也不容小覷。在土木工程建設中能量守恒定律的實際應用就是重要的表現之一。例如建筑材料本身所具有的各種壓力、重力和摩擦力，疊加形成合力，其能量在我們經常使用的杠桿原理的轉化下可變成直接使用的保證建筑材料整體架構穩定的巨大能量。以合力為代表的這些力學知識、原理是一項重要的先進的工程施工技術基礎。另外，土木工程建設整體施工結構的穩定性可在施工重力、壓力、摩擦力的相互平衡和相互制約下（即在一定程度上平衡土木工程施工過程中的不同力量）得到實現。

綜上述所，高中物理力學作為土木工程力學的重要基礎在土木工程及其各行各業的發展中具有不可限量的用武之地，幾乎所有建設項目尤其許多優秀建筑物的建筑結構的安全性離不開力學理論的支撐和進步。同時也相信隨著科學技術的不斷進步，高中物理力學知識與各種先進的土木工程技術會愈加深入的結合，高中物理力學知識在土木工程中的作用也會越來越大。

參考文獻

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作者簡介：方霄鵬（2001.06-），男，漢族，四川德陽人，高三在讀，對工程類學科具有強烈的學習興趣和探究熱情。

（作者單位：四川省德陽市第五中學）