图解-简述10个生活或工程中的力学问题

简述10个生活或工程中的

力学问题

一、工程建筑中的弯曲问题

1. 工程问题

在建筑工程中,弯曲变形是结构常见的基本变形形式,比如楼房墙体外突出的空调支撑小平台.

2. 关键词:

剪力,弯矩,力偶 3. 相关的力学知识分析:

如上图所示的梁段上外力只有FA ,为保证y方向上的平衡,l-l截面上必定存在一个方向与FA 相反的力,该力有使梁产生沿截面产生剪切错动的趋势,所以称为剪力,记为FS . FS 和FA 大小相等方向相反,构成一力偶,而力偶只能与力偶平衡,因此在横截面上必定存在一个力偶M,此力偶使横截面产生转动而引起梁的弯曲,故称为弯矩。FS和M

就是梁的的弯

曲内力。

二、

指甲刀的省力问题 1. 生活现象

小小的指甲刀,不用很费力,就可以轻松地剪去手上的指甲,其中的原理,又是怎样的呢?

2. 关键词:杠杆原理,省力杠杆。 3. 相关的力学知识分析:

杠杆原理亦称“杠杆平衡条件”。要使杠杆平衡,作用在杠杆上的两个力矩(力与力臂的乘积)大小必须相等。即:动力×动力臂=阻力×阻力臂,用代数式表示为F1· l1=F2·l2。式中,F1表示动力,l1表示动力臂,F2表示阻力,l2表示阻力臂。从上式可看出,欲使杠杆达到平衡,动力臂是阻力臂的几倍,动力就是阻力的几分之一。 而在指甲刀中,F1就是大拇指按的那个杆,F2就是指甲给指甲刀的力到支撑点的距离。

三、

叉车起升原理 1. 工程问题

分析叉车起升机构的起升原理。

2. 关键词:叉车,起升原理,传动,拉力。 3. 相关的力学知识分析:

提升货物时,高压油通过分配器和输油管连续不断地进入起升油缸,在高压油的作用下把柱塞顶起上升,同时时链条拉动,产生拉力F作用于属具架,并可以使货叉上的货物随之上下运动。

四、

人乘电梯时的受力分析 1. 生活现象

人在乘坐封闭式电梯时,明显能感觉到自己受到了力的作用,并且其在不同时期身体感觉也不一样。

2. 关键词:电梯,人,上升,下降,加速度。 3. 相关的力学知识分析:

由上图分析可知,在加速上升和减速下降时,加速度a方向向上,人体受到的地板给予的支持力FN大于自身重力G;减速上升和加速下降时则相反。这是为什么人体感觉到不舒适的原因。

五、

梯子倚靠在墙体上时的受力平衡分析 1. 生活现象

日常生活中,人们在使用梯子时都习惯将其倾斜地倚靠在墙上,而梯子也能较好的保持稳定,现特别对梯子在这一状态下的受力进行分析。

2. 关键词:梯子,靠墙,平衡,受力分析。 3. 相关的力学知识分析:

可见,梯子受到墙体和地面的支持力FN1和FN2

,以及地面给予的

摩擦力f,三者合力可以与梯子自身重力G平衡,使梯子保持平衡。

六、

蹦极的刺激与力学的联系 1. 生活现象

蹦极作为一项极为刺激的极限运动,被认为是勇气的象征。现从力学的角度来分析蹦极这项运动的刺激之处。

2. 关键词:蹦极,力学,弹力,加速度。 3. 相关的力学知识分析:

人下落至最低点时,富有弹性的绳子对人产生的拉力大于人的重力G,因此迅速将人拉起抛向空中,此时,弹起后的人只受重力作用,因此又做自由落体运动,下落至最低点,又弹起。。。。。。这就是蹦极除了高度极高以外,令人感到极度刺激的原因所在。

七、

对吊灯的力学分析 1. 生活现象

生活中,在很多地方都能看到漂亮的吊灯,那么其内部的力学分析又是怎样的呢?

2. 关键词:吊灯,内力,轴力。 3. 相关的力学知识分析:

取出实物图片中的一段作为分析模型,如图a。设其容重为r,横截面面积为A,长为l。用截面法求任意截面l-l的内力FN1,分离体如图b,由分离体上力平衡条件得:FN1-rAy=0,即FN1=rAy。因r和A均为常量,故内力FN1是y的线性函数。FN1的变化可用轴力图表示,如图c。分析结束。

八、

在公交车上站立时保持怎样的身体姿势才舒适且安全 1. 生活现象

兰州BRT千呼万唤始出来,可是时常拥挤不堪,路途中有较多红绿灯,站台和弯道,而且BRT要求进站时要精确定位,导致制动较急促.因此在站立时很不舒适且感觉身体不容易保持安全稳定的状态,我特意结合基础的物理知识探讨出自认为较为妥当的乘坐方法.

2. 关键词:公交车,转弯,刹车,加速,安全,身体姿势. 3. 相关的力学知识分析:

如上图所示,在车辆不同的运行状态下,保持不同的身体姿势,使身体适应车辆的运动状态,两幅小图中,主人公分别保持相同的加速度和向心力方向,既省力舒适又安全.

九、

火车机车为什么都很重 1. 工程问题

上学期上完>这门课后,从机车参数表中,发现机车的重量都明显很大,于是思考了一番,发现重量那么大也是很有道理的样子..

2. 关键词:火车机车,重量,牵引力. 3. 相关的力学知识分析:

十、

原因倒不是因为材料和技术不允许,而是,机车一旦做的轻了,它对后面车辆的拉力就会明显减少。因为机车对车辆的拉力来源于火车车轮和铁轨之间的摩擦力FNμ。当火车前进时,车轮向后推铁轨,铁轨反过来向前推车轮。摩擦力的大小与两物体(车轮与铁轨)压紧的力FN的大小有关,而FN与机车的重力G大小相等,若是机车做的轻便了,那么这个压紧的力就减小了,机车就拉不动后面的车辆了.

列车轴承阻力的产生 工程问题

由>也同样可以知道,火车轮对滚动时,轴颈和滑动轴承之间发生相对运动,接触面处将产生摩擦力,其值等于轴荷重Qi与摩擦系数ψ的乘积。

1.

2. 关键词:列车,轴承,阻力。 3. 相关的力学知识分析:

如上图,摩擦力Qiψ对轮轴中心所形成的力矩Qiψ*r将阻碍车

轮围绕轴心旋转。由于轴荷重Q的作用,轮轨间存在着黏着,列车运行时,车辆的轮对正是由于黏着作用才得以在轮轨上滚动,而力Qiψ阻碍车轮的旋转,试图使轮对在轨面上滑动,于是产生车轮给钢轨的向前的作用力,从而引起钢轨给车轮的反作用力fi,也就是由T轴颈和轴承的摩擦作用而产生的那部分列车运行阻力。

简述10个生活或工程中的

力学问题

一、工程建筑中的弯曲问题

1. 工程问题

在建筑工程中,弯曲变形是结构常见的基本变形形式,比如楼房墙体外突出的空调支撑小平台.

2. 关键词:

剪力,弯矩,力偶 3. 相关的力学知识分析:

如上图所示的梁段上外力只有FA ,为保证y方向上的平衡,l-l截面上必定存在一个方向与FA 相反的力,该力有使梁产生沿截面产生剪切错动的趋势,所以称为剪力,记为FS . FS 和FA 大小相等方向相反,构成一力偶,而力偶只能与力偶平衡,因此在横截面上必定存在一个力偶M,此力偶使横截面产生转动而引起梁的弯曲,故称为弯矩。FS和M

就是梁的的弯

曲内力。

二、

指甲刀的省力问题 1. 生活现象

小小的指甲刀,不用很费力,就可以轻松地剪去手上的指甲,其中的原理,又是怎样的呢?

2. 关键词:杠杆原理,省力杠杆。 3. 相关的力学知识分析:

杠杆原理亦称“杠杆平衡条件”。要使杠杆平衡,作用在杠杆上的两个力矩(力与力臂的乘积)大小必须相等。即:动力×动力臂=阻力×阻力臂,用代数式表示为F1· l1=F2·l2。式中,F1表示动力,l1表示动力臂,F2表示阻力,l2表示阻力臂。从上式可看出,欲使杠杆达到平衡,动力臂是阻力臂的几倍,动力就是阻力的几分之一。 而在指甲刀中,F1就是大拇指按的那个杆,F2就是指甲给指甲刀的力到支撑点的距离。

三、

叉车起升原理 1. 工程问题

分析叉车起升机构的起升原理。

2. 关键词:叉车,起升原理,传动,拉力。 3. 相关的力学知识分析:

提升货物时,高压油通过分配器和输油管连续不断地进入起升油缸,在高压油的作用下把柱塞顶起上升,同时时链条拉动,产生拉力F作用于属具架,并可以使货叉上的货物随之上下运动。

四、

人乘电梯时的受力分析 1. 生活现象

人在乘坐封闭式电梯时,明显能感觉到自己受到了力的作用,并且其在不同时期身体感觉也不一样。

2. 关键词:电梯,人,上升,下降,加速度。 3. 相关的力学知识分析:

由上图分析可知,在加速上升和减速下降时,加速度a方向向上,人体受到的地板给予的支持力FN大于自身重力G;减速上升和加速下降时则相反。这是为什么人体感觉到不舒适的原因。

五、

梯子倚靠在墙体上时的受力平衡分析 1. 生活现象

日常生活中,人们在使用梯子时都习惯将其倾斜地倚靠在墙上,而梯子也能较好的保持稳定,现特别对梯子在这一状态下的受力进行分析。

2. 关键词:梯子,靠墙,平衡,受力分析。 3. 相关的力学知识分析:

可见,梯子受到墙体和地面的支持力FN1和FN2

,以及地面给予的

摩擦力f,三者合力可以与梯子自身重力G平衡,使梯子保持平衡。

六、

蹦极的刺激与力学的联系 1. 生活现象

蹦极作为一项极为刺激的极限运动,被认为是勇气的象征。现从力学的角度来分析蹦极这项运动的刺激之处。

2. 关键词:蹦极,力学,弹力,加速度。 3. 相关的力学知识分析:

人下落至最低点时,富有弹性的绳子对人产生的拉力大于人的重力G,因此迅速将人拉起抛向空中,此时,弹起后的人只受重力作用,因此又做自由落体运动,下落至最低点,又弹起。。。。。。这就是蹦极除了高度极高以外,令人感到极度刺激的原因所在。

七、

对吊灯的力学分析 1. 生活现象

生活中,在很多地方都能看到漂亮的吊灯,那么其内部的力学分析又是怎样的呢?

2. 关键词:吊灯,内力,轴力。 3. 相关的力学知识分析:

取出实物图片中的一段作为分析模型,如图a。设其容重为r,横截面面积为A,长为l。用截面法求任意截面l-l的内力FN1,分离体如图b,由分离体上力平衡条件得:FN1-rAy=0,即FN1=rAy。因r和A均为常量,故内力FN1是y的线性函数。FN1的变化可用轴力图表示,如图c。分析结束。

八、

在公交车上站立时保持怎样的身体姿势才舒适且安全 1. 生活现象

兰州BRT千呼万唤始出来,可是时常拥挤不堪,路途中有较多红绿灯,站台和弯道,而且BRT要求进站时要精确定位,导致制动较急促.因此在站立时很不舒适且感觉身体不容易保持安全稳定的状态,我特意结合基础的物理知识探讨出自认为较为妥当的乘坐方法.

2. 关键词:公交车,转弯,刹车,加速,安全,身体姿势. 3. 相关的力学知识分析:

如上图所示,在车辆不同的运行状态下,保持不同的身体姿势,使身体适应车辆的运动状态,两幅小图中,主人公分别保持相同的加速度和向心力方向,既省力舒适又安全.

九、

火车机车为什么都很重 1. 工程问题

上学期上完>这门课后,从机车参数表中,发现机车的重量都明显很大,于是思考了一番,发现重量那么大也是很有道理的样子..

2. 关键词:火车机车,重量,牵引力. 3. 相关的力学知识分析:

十、

原因倒不是因为材料和技术不允许,而是,机车一旦做的轻了,它对后面车辆的拉力就会明显减少。因为机车对车辆的拉力来源于火车车轮和铁轨之间的摩擦力FNμ。当火车前进时,车轮向后推铁轨,铁轨反过来向前推车轮。摩擦力的大小与两物体(车轮与铁轨)压紧的力FN的大小有关,而FN与机车的重力G大小相等,若是机车做的轻便了,那么这个压紧的力就减小了,机车就拉不动后面的车辆了.

列车轴承阻力的产生 工程问题

由>也同样可以知道,火车轮对滚动时,轴颈和滑动轴承之间发生相对运动,接触面处将产生摩擦力,其值等于轴荷重Qi与摩擦系数ψ的乘积。

1.

2. 关键词:列车,轴承,阻力。 3. 相关的力学知识分析:

如上图,摩擦力Qiψ对轮轴中心所形成的力矩Qiψ*r将阻碍车

轮围绕轴心旋转。由于轴荷重Q的作用,轮轨间存在着黏着,列车运行时,车辆的轮对正是由于黏着作用才得以在轮轨上滚动,而力Qiψ阻碍车轮的旋转,试图使轮对在轨面上滑动,于是产生车轮给钢轨的向前的作用力,从而引起钢轨给车轮的反作用力fi,也就是由T轴颈和轴承的摩擦作用而产生的那部分列车运行阻力。


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