浅谈高中力学知识在土木工程中的应用

聂僮

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。

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，將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：

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