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自然科学的元老

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  力学是一个既熟悉又陌生的学科,熟悉在于我们掌握了其基本知识,陌生源于它的有些应用,我们很少涉猎。最古老的学科自然科学中最早创建的两门学科是力学与天文学。人类对力的研究已有几千年了。古希腊,阿基米德发现浮力原理,其“给我一个支点和一根足够长的杠杆,我就能撬动整个地球”的豪言壮语,是对力矩和杠杆原理的应用。公元前四世纪,我国墨翟解释了力的概念、杠杆平衡,并对物体的运动做了分类。


  作者:刘铭


  无处不在的力


  力以各种形式普遍地存在着,大至宇宙星云,小至基本粒子,力和运动无所不在。地球重力是保持人们有次序地生活在地球上的基本。


  经典力学创始人:牛顿


  经典力学又被称为牛顿力学,认为质量和能量各自独立存在,且各自守恒,它只适用于物体运动速度远小于光速的范围。它较多采用直观的几何方法。


  力学作为一门科学的出现始于17世纪的欧洲,牛顿作为早期经典力学的创始人,继承和发展了前人的研究成果,提出牛顿运动定律,奠定了力学的基础。从牛顿时代开始,到18世纪末,形成了经典力学的理论体系。其中,代表性著作有:《自然哲学数学原理》(牛顿);《力学》(欧拉);《流体力学》(伯努利);《力学研究》(达朗贝尔);《分析力学》(拉格朗日)。


  对人类进步的贡献


  在上世纪结束之际,美国工程院曾评出20世纪对人类社会影响最大的20项技术,其中许多关键技术的解决离不开力学研究者的贡献。钱学森曾经指出:“这个时代,力学工作者对新兴的航空技术和航天技术震撼世界的成果,作出了巨大的贡献,他们是时代的英雄。”


  应用举例


  1.20世纪40年代,战斗机飞行速度突破声障的成功,得益于空气动力学和气动弹性力学的研究成果。当飞机的速度超过声速时,空气受到压缩后在头部会形成激波,激波的出现会导致飞行阻力的增加,如何减小激波阻力,离不开空气动力学和激波动力学的研究。


  2.我国“蛟龙号”载人潜水器,它的设计最大下潜深度为7000米,每平方米要承受高达7000吨的压力,因此必须使用特殊的抗压结构和材料,经严格的力学分析和试验,以确保它运行的安全性。

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