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浅谈高中力学知识在土木工程中的应用_论文

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神州教育 浅谈高中力学知识在土木工程中的应用 聂僮 绵阳南山中学双语学校 摘要:在实际生活中,力学具有广泛的应用,它不仅能够 作用于生活,对现实中的工程建筑也有着极大的帮助。本文主 要对高中力学在土木工程中的应用进行分析,首先对高中阶段 力学的基本内容及其概念进行了介绍,并对其与建筑学之间的 关系进行了说明,为后续应用的分析奠定基础,最后对摩擦力、 重力以及合力等在土木工程中的应用进行了详细分析。 关键词:土木工程;高中力学;物理 1. 高中力学相关概述 物体与物体之间的相互作用情况,即为高中物理中力学的 概念,从其概念中能够了解,单独物体无法形成力,即力的形 成需要两种物体彼此相互作用,对力进行分类时,若参考标准 不同,那么分类方式也存在一定差异。其中阻力、动力、支持 力以及拉力等主要根据力的作用效果进行分类,而摩擦力、弹 力以及重力等主要根据其性质分类得到。除此之外,力的平衡、 分解以及合成等在力学中也发挥着重要的作用,是高中时期力 学方面的学习重点。 2. 高中力学与建筑之间的关系 结构力学、材料力学以及理论力学是建筑力学的主要组成 部分,土木工程则是以建筑力学为基础,而高中物理中的力学 为理论力学的基础,因此,建筑力学与高中力学之间联系极其 紧密,前者是由不断完善并扩充的后者所得到的,换而言之, 前者主要作用于后者的补充与验证。因此能够看出,高中物理 中的力学是土木工程发展的基础保障。从另一角度对其予以分 析,理论需要实践加以验证,土木工程对高中力学的应用也是 对其进行检验的一种有效手段,并且,对高中力学也具有一定 的促进与推动作用。 3. 高中力学在土木工程中的应用 3.1 摩擦力的应用 在土木工程的施工过程当中,高中力学方面的知识尤为重 要,利用摩擦力能够很好的对施工建设进行分析与操控。例如: 施工人员可以通过滑轮对施工所需材料的进行上下运输,将搬 运过程中所产生的阻力转化为起吊运输过程的助力,从而实现 对摩擦力的应用,并以此来提升整个工程的建设效率。除此之 外,摩擦力的应用还能够体现在施工过程中,例如:通过对各 施工接触面的改变,从而增加物体间的摩擦力,以此来实现摩 擦力的提升,进而确保在施工过程中材料稳定安置的效果。由 此可以看出,在土木工程当中,对摩擦力的有效应用,不仅能 够节约施工过程当中的体力与财力,还能够利用其确保稳定的 特性来保证相关人员的安全。 3.2 重力的应用 在土木工程施工过程中,重力的应用是力学知识的最佳反 映,施工人员通过物理学中的重力公式能够很好的对工程建设 当中的物体进行操作。在进行施工时,可利用重力的作用完成 各阶段材料的分析,并通过其应用实现各部施工效果的预先测 试。施工人员购买材料时,需要对其整体重力因素进行考察, 并结合施工环境、压力因素以及相关标准对其进行选择,与此 同时,还需从应用角度考察,使力学能够在施工过程中发挥应 有的作用。例如,通过重力的作用与反作用力互相结合的效果, 实现在工程材料运输过程中对施工有用功和无用功两者关系的 良好调节,从而提升整个工程施工效率,进而确保工程的良好 进行。 3.3 合力的应用 在施工过程当中,有效的利用能量守恒定律,也是力学在 土木工程中应用的体现。对于土木工程而言,不同种类的力学 应用是其建设的综合反映,例如:杠杆原理就是力学的最佳体 现之一,在施工过程中,利用此原理完成材料能量的转换,并 通过多种材料力的叠加确保自身稳定效果,从而在此基础上发 挥自身作用。除此之外,在建设施工中,重力的相互平衡效果 也是极为重要的一种合力作用,它能够实现对施工材料当中的 多种力的制约,从而推动整个施工项目安全稳定的进行。 3.4 力学在土木工程中的实例 已知起重机 P=500KN,其重心距离右轨 1.5m,如图 1 所 示。当机器拉起重量为 P1=250KN 的物体时,其所伸出的突臂 距离右轨 10m,不计拉车自身质量,当拉车在满载或空载时, 若想不使其翻车,求此时的衡锤最小重量 P2 和其距离左轨的距 离 x。 图1 解:当满载时,若想满足题干要求,则 FNA ≥ 0,且 P2(x+3)3FNA-1.5P-10P1=0, 将 P=500KN,P1=250KN 代 入,可 得 P2(x+3) ≥ 3250; 当 空 载 时, 若 想 满 足 题 干 要 求, 则 P2x+3FNB-4.5P=0, 且 FNB ≥ 0, 可 得 P2x ≤ 2250。 由 此 可 以 得 出,P2 ≥ 333.3KN, x ≤ 6.75m,故而可得 P2min=333.3KN,xmax=6.75m。 4. 结论 对于我们很多学生而言,高中物理枯燥且乏味,并具有较 强的抽象性,从文中分析中能够看出,高中物理与人们生活紧 密相连。高中力学是土木工程发展的基础所在,若缺少力学的 支撑,很多优秀的构建物与建筑物将难以诞生。在高科技建筑 发展的过程中,建筑力学与力学原理的结合将是其基本保障。 作为高中生,在此阶段应努力务实基础,认真对专业知识进行 学习,为土木工程的发展奠定基础,今后在东方大陆上建造出 更多具有中国特色的建筑。 参考文献: [1] 袁沁琳 . 新形势下力学在土木工程中的应用分析 [J]. 科 技风,2017(23):97-97. [2] 范琳梓 . 应用型本科院校土木工程专业工程力学教学改 革浅析 [J]. 三江高教,2017(1):5-8. [3] 王步,武贤慧,黄小乐 . 基于学科竞赛的土木工程大学生 力学课程知识应用能力评价 [J]. 高等理科教育,2017(4):110-114. 168

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