经典力学在生活中的应用

经典力学在生活中的应用

作者：张俊杰

来源：《未来英才》2017年第18期

摘要：中学阶段是学生学习物理知识的主要时期，这一时间段内以高中最为重要，也是强化物理学知识基础的时期。经典力学是物理学相关知识的重点，学生在学习相关知识时，要打好坚实基础，以求将来进一步的延伸学习。而提高学习效率与质量的重要手段便是将理论与实践相结合，这样不仅提高了对相关知识的掌握效果，还强化了相关理论的应用能力。 关键词：经典力学；物理；应用

物理学是与我们日常生活与自然现象息息相关的学科，特别是经典力学与我们的生活有着密切管理。经典力学共被分为三大力学体系：固体力学、流体力学与一般力学。经典力学主要用于研究宏观的物体在进行低速机械运动时，产生的现象与规律。早在十九世纪，经典力学就已经成为了物理学中较为成熟的重要学科分支，涉及多行业多领域，对航空、航天、机械、建筑等多领域都有着极大的影响。

经典力学的相关知识是中学阶段的物理学科学习重点，初中阶段的理学知识点多是初级的物理基础知识，而高中阶段所学习的物理学知识则有所延伸。在学习理学知识时，应当与我们的日常生活联系起来，不仅能够强化对物理知识的理解，也能够帮助学生认识到物理知识的用途[1]。

一、经典力学在工巧设计中的应用

拱桥是我国传统的桥梁建筑的一类，国外也有着很多工巧建筑。拱桥这一建筑技术也随着时代的进程不断发展着，国内外著名的拱桥众多，例如赵州桥、克拉克桥等。拱桥的外观形态比较特殊，并且具备独特的美感，当前仍保存下来的拱桥建筑也是桥梁建筑史中的里程碑。拱桥所采用的建筑工艺、技术在当今公路、铁路建设中应用广泛。当前国内大部分桥梁都可以见到桥拱的应用，拱形结构不仅强化了桥面承载力，也延长了桥梁的使用年限。拱型结构在桥梁结构中，主要用以承载轴向压力[2]。拱圈与拱肋协同运作，承担桥梁的重力，并将重力传递到支座之上，如拱桥结构图所示。

由上图可以看出，拱桥的下部结构多为弧形构造，并且现有的桥拱形态具备优弧、劣弧两种，当前最为常见的则是半圆形态的桥拱结构。通过力学计算分析，针对桥面与弧面切点进行分析可以看出桥梁具体的受力状况，桥面在承载通过行人与车辆时，桥面压力传递到弧面之上，会沿弧面切向分化出力，并且纵向压力会随弧面位置不同，分化出横向分力，这就极大程度的分化了支座处所受竖向压力。传统拱桥多为石砌结构，当前桥梁建筑融合了砖、石、混凝土等多种材料，新型的材料与工艺令桥梁建筑具备更强的抗压性能与耐久力。对拱桥的拱圈静力体系进行分析，可以将其细分为无铰拱、双铰拱、三铰拱三类。无铰拱与双铰拱体系结构的桥梁是超静定结构，三铰拱则是静定结构。无铰拱桥台之上联结固定拱圈的两端，构成的结构体系具备最强受力性能，桥梁因此产生的形变也非常细微。与有铰拱体系相比，无铰拱结构建造成本更为经济，并且结构与构造都非常简单，施工操作的难度也相对较低，是建造拱形桥梁的主要结构类型。双铰拱则是在桥拱拱圈的两端分别设置相应的角支承点，这种结构也非常简易，没有无铰拱所具备的刚劲性能，但是这种结构克服了桥台两端可能出现的位移问题，在一些地质条件相对较差的环境下，不适宜建造无铰拱结构桥梁，该类地区多采用双铰拱。三铰拱较前两类，整体刚度最差，这也是因由桥拱拱顶铰接點所导致。三铰拱中间的铰节点因其受力的特殊性，建造与维护工艺要求也极高，所以通常情况下不会采用主拱圈结构[3]。 二、浮力在轮船建造上的应用