huixin0090
空间就是能量,能量就是物质,物质就是时间...没有什么都没有的空间,宇宙空间无穷大,宇宙能量无穷层,宇宙就一切,光速不是宇宙速度的上限,只是人类还没有认识到那种能量层次而已,但它确实存在,就在我们身边!还有,宇宙并不是由一个奇点爆开来的,而是由无穷层次的能量扭曲(假定的曲线玄)而成的,这些能量会相互作用形成一种规则之力,宇宙万物都遵行这个规则之力运行的!不同层次能量(或以“物质”的形态表现在我们眼前)会有不同的表现形式。当然能量层次是可以越迁的!我们可以凝聚我们可以直接或间接利用的能量(比如光能),假如我们无限制地凝聚光能,凝聚凝聚再凝聚,那么越迁能量层次终有时,当光能凝聚到一定程度,就会引爆深层次的能量形态越迁过来(总会有更加巨大的能量越迁到我们可以直接或间接可以利用的能量层次),这就是可以从所谓的“真空”中获取能量的能源机器啦!
zhangalan26
为了纪念伟大的爱因斯坦发表改变世界的五篇论文一百周年,以及他逝世50周年,联合国大会在04年6月份一致通过决议把2005年定为“世界物理年”。 谈到物理学,首先要对物理学下一个定义。物理者,万物之理也。在英文中PHYSICS一词与PHYLOSOPHY(哲学)很相近,物理学最早被称为自然哲学,是哲学专门研究自然界的分支。这个概念最早可追溯到亚里士多德《物理学》一书,后来在牛顿的巨著《自然哲学的数学原理》给了物理学的诞生时一个比较准确的定义:用数学工具解决自然哲学问题,即用数学了解整个自然界的运动规律。中国古代采用“格物至知”一词来定义这门学科,即采用分析的方法研究物质获得知识,与中国古代哲学重视整体统一性而严重忽略事物细节和内部规律的做法大相径庭。 从诞生的那一天起,物理学就通过对自然界五花八门千变万化的各种现象内在本质的探索来帮助人类认识这个世界,从而能改造这个世界。既然物理学追求的是物质世界的一切运动规律,那么从广义上讲,一切自然科学都是物理学。这中说法毫不过分,自然科学本身就是人类为了认识这个世界而发展起来的方法和知识体系,自然科学的其他分支诸如化学,生命科学,宇宙学(天文),地球科学(地理)等等研究领域都是自然界的一部分或是一个知识层面,只有物理学研究的是整个自然界,大到浩瀚宇宙小到基本粒子。相比于其他学科定性概念居多研究深度有限而言,物理学深入探索整个自然界一切现象的本质规律,并尽可能地使其数学定量化,其他自然科学学科领域最基础最本质的运动规律和产生现象的原因都要靠物理学来回答,因此从广义上讲一切自然科学都是广义上的物理学。 然而这并不意味着其他自然科学学科可以简单地并入物理学成为他的一个分支,系统科学的出现表明,很多宏观概念还原到微观本质上的物理学规律以后是不能准确地反映这个概念的,因为在微观还原过程中层层近似并且忽略了在微观情况下可以忽略而组成宏观系统后影响较大不能忽略的那部分因素,因此还原论只是寻找本质,而本质并不代表一切。在化学和生物学等学科中很多概念都是复杂系统特有而对单个粒子意义不大的性质,诸如PH值、反应速率、生态系统等等。物理学本身也有很多这样的概念,例如温度本质上虽然是分子平均动能的体现,但在实际研究中后者显然不能替代前者。 于是我们通常所说的物理学便是狭义上的物理学。探讨中国物理学的现状,首先要知道世界物理学的现状,因为中国物理学一直落后于西方,它的现状和发展很基本上是由世界物理学现状及发展所决定的。国内将物理学列为一级学科,其下有理论物理,粒子物理及原子核物理,原子分子物理,凝聚态物理,光学,声学,等离子体物理,无线电物理八个二级学科。从研究目的和方法上可以把物理学分为理论物理,实验物理和应用物理三个领域。其中粒子物理和原子核物理以及原子分子物理两个二级学科主要属于实验物理方面,而后五个二级学科大多研究方向以应用为主,可划归到应用物理领域。 理论物理本身可分为基础理论研究和应用理论研究两大部分,公众往往把这个小小的基础理论研究部分误认为是物理学本身了,这是因为从古到今成就物理学界耳熟能详的大师级人物基本都来自这个领域。基础理论研究就是一步一步深入探索寻找自然界最深层次的统一规律,它是整个物理学最前沿的最神秘也是最挑战人类智力的部分,其成果也是物理学最核心最辉煌的,这些成果包括历史上的牛顿力学,麦克斯韦电磁理论,到二十世纪初的相对论和量子力学以及目前的量子场论和超弦,现在研究基础理论的学者们都是在做量子场论(既结合了相对论之后更深入的量子理论)及在场论基础上发展起来的超弦假说。 大三时教我热统的老师曾说搞基础理论研究一般只有两个结果:一是是零,即成为后人成功的铺路石而终生默默无闻;另一个是无穷大,既成为诸如爱因斯坦、狄拉克、费曼、温博格或威藤等等那样的大师级人物。而能成为后者的毕竟是少数幸运天才,因此不但研究理论物理的人是所有研究物理的人中很少的一部分(小于5%,在中国应该更少),搞基础理论的人在研究理论物理的人中也只是少部分,剩下的一大半做的是应用理论研究,这其中包括凝聚态理论,量子光学,原子分子理论等等,它们大多采用现成的量子理论来解释各自领域的内在物理机制,与基础理论研究最大的区别是它们停留在原子(确切地说是核外电子)的层面上采用现有的量子理论解决问题,而对更深入的粒子本质不做探讨。由于应用理论研究很大程度上是对现有基础理论的复杂应用,于是它的研究方式不可避免地引入大量计算,甚至有人将计算物理看做物理学的又一分支。 谈完理论物理,下面说一说实验物理和应用物理。其实这两个领域并没有明显的界限,区别只是实验出的结果应用程度大小的问题。本文所说的实验物理主要是指高能物理(即粒子物理),他的实验目的不是以应用而是以验证基础理论是否正确为主,并希望通过高能实验的某些新现象来促进基础理论的发展,这个领域最重要也是最独特实验仪器便是“加速器”。建造加速器需要国家政府投入大量的财力物力而且在经济上很难得到回报,因此世界上除几个大国外其他国家都对它望而却步。由于加速器更新改进的财政困难使得国际粒子物理学研究陷入一个瓶颈,中国自然也不例外。这样客观上导致了中国研究高能物理的人与研究理论物理的人一道成为物理学界为数很少的小团体。 谈到这里我不得不提出一个事实,那就是搞物理的人绝大多数是在研究应用物理,即研究领域与人类生活密切相关,比较容易其将成果转化为应用技术的领域。在研究的过程中运用应用理论研究的成果来解决人类需要,并能反过来推动应用理论发展。 凝聚态物理是现在物理学最大的分支领域,所谓凝聚态是指物质固态和液态的统称。在地球上与人类生活密切相关的物质除了阳光和空气其余都是以凝聚态的形式存在,这足以看出研究凝聚态物理对人类的重要性。凝聚态物理最早的重大成就是半导体的发现及应用,它最后产生的社会价值想必不用我多说了,您只需看一眼身边这台电脑变见分晓。凝聚态物理最近有两个大名鼎鼎的热门方向,一个是“超导”,另一个是“纳米”,传媒上关于它们已经有很多的介绍,我就不再重复。其他领域诸如软物质,准晶体,磁学等等很可能酝酿着下一个重大的突破。可以肯定的是,作为物理学最大的分支方向,它已经逐渐发展为整个物理学的主干和中心,超过半数研究物理的人在这个领域辛勤地工作着为人类造福。 前面说过原子分子物理目前主要停留在实验物理学阶段,单个原子对人类的意义虽然没有多个原子形成的凝聚态物质重要,但既然一切物质除光以外都是由原子所构成。这个领域麻雀虽小却是五脏俱全,它与物理学乃至整个自然科学各个分支学科都有非常紧密的联系,而这些交叉领域恰恰是其最重要的应用领域。研究化学反应化合物本质的量子化学实质上就是分子物理学,研究DNA大分子的分子生物学实质上也是分子物理学的一个研究领域。由此可见这个学科的发展义对其他的自然科学学科有多么重大的意义。 光也许是世界上最神奇的东西了,难怪古希伯莱人认为上帝先创造了光然后创造的万物。通常人们爱把所有物质分为狭义的由原子分子组成的“物质”,以及由光子作为载体的“能量”。毫不夸张地说物质世界一切能量传递的过程都是靠传递光子完成的(如果广义相对论和量子场论标准模型正确的话)。例如声光电热磁,声音和热量本质上可还原为电磁相互作用,而电磁相互作用本质上就是靠电荷吸收辐射光子来完成的(QED)。因为光是一切能量的载体,量子力学中的“量子”实际上指的就是光量子,即光子。光速是一切速度的极限,光子可以转化为正反粒子对,也许对光的本质的研究会直接触及物质世界最深层次的奥秘。 然而光学的发展却完全偏离探索光本性的方向,光学目前是物理学最接近应用领域的一个分支,因为它的应用性太强了,在实际应用中即可成为能量的载体也可成为信息的载体。激光的发现重要性丝毫不亚于半导体,它使得光学发展为仅次于凝聚态物理的物理学第二大分支,并且目前比凝聚态物理更接近实际应用。这个分支的基础部分自然还是划归于物理学,但其应用研究部分很可能会继电子之后成为一门从物理学独立出去的学科。 其它的应用方向都是物理学比较小的分支,对于声学的情况我不是很了解,所以不敢枉加评论,但可以肯定的是它的研究领域集中在经典宏观领域,其学科特点更像是工科,声音对人类的重要性决定着这门学科的重要性。 等离子体是气体在极高温状态下形成的一种电离态,它跟原子分子物理联系的最为密切。虽然浩瀚宇宙中到处弥漫着等离子体构成的恒星,但由于在地球上很少出现所以对它的研究长期不受重视,直到受控核聚变的研究采用了激光约束等离子体的办法才使对等离子的研究有了十分重要的意义,一旦受控核聚变应用成功将一劳永逸解决人类能源问题。 谈到核聚变就要说说核物理了,核物理的核子(质子,中子)探索部分属于前面讲过的高能物理范畴,但它的应用部分对人类的影响却是更加深远。原子弹和氢弹的发明对人类是福是祸也许只有若干个世纪以后才会有最后的答案。除了巨大的能量之外,核物理的其他一些成果例如核磁共振以及中子散射等的应用对人类贡献也是十分重要的。 欧美国家习惯上都把天文学(宇宙学)纳入物理学的范畴,二十世纪在天文学领域有重大发现的几个人都获得了诺贝尔物理学奖。爱因斯坦的广义相对论巨大成就使得天体物理在理论上很难有新的东西出现,只有那神秘的黑洞一直激发着霍金等大师的无尽创造力。这个方向越来越像高能物理,成了一门观察实验物理学,一个深入最微观领域,一个畅游于最宏观的宇宙,他们源源不断地给基础理论物理学家提供数据,共同寻求着万物一理的统一答案。宇宙学最近由于暗物质和暗能量的出现激发着基础理论的大师们酝酿着一个新的突破。 以上简要介绍了现今物理学的现状及发展方向,希望能够消除读者对物理学的误解。物理专业的学生并不是出来都要像爱因斯坦一样从事世界最本质规律的探索,也不是都要像建国后老一辈物理家那样去大西北研究核武器。前面已经说过从事基础理论研究和从事核物理研究的人只是在物理专业的人中很少很少的一部分,大多数人都从事着凝聚态物理和光学这样与人类生产生活密切相关的领域做应用研究,现代物理学的主干和重心恰恰就是这些应用领域,整个世界都是如此。 国内的物理系一般把本科专业分为三个,即物理学,应用物理学,光信息科学技术。光信息专业自然是光学方向;应用物理学主要研究偏向工科的微电子,声学,微波无线电等方向,剩下的物理学专业俗称大物理今后主要研究方向是凝聚态物理学,少量会研究原子分子物理学以及相关的物理化学,其中每年只有很少几个人会选择理论物理或者高能物理核物理方向。 从广义上说物理学可泛指所有自然科学,从狭义上说物理学研究物质世界最基本最深入最普遍的东西,当其在某个层面知识领域发展出比较完善的理论基础以后,这个理论所发挥作用的领域便成为完全以应用为主的科学进而形成一门技术学科(工科)。例如:经典力学体系的完善产生了机械等专业;热力学的理论体系完善产生了热能等专业;麦克斯韦方程组的完善产生了电力、无线电、通讯工程等学科;半导体能带理论的完善产生了电子科学技术专业。那么从物理学中诞生出来下一个这样的学科将会是什么?毫无疑问将是光学,从光学理论基础来看,几何光学加上麦克斯韦方程组连同非线性光学的理论虽然远不足以解释光的本性,但对应用来说基本已足够,目前国家已经把光学工程列为一级学科正好说明了这个趋势。也许在不远的将来,凝聚态物理学的理论和实验趋于完善之时,它很可能也会独立成为一门应用技术学科,那么留给物理学的的仅剩下原子尺度及以下领域的探索了,研究物理学的人也许会变少,但这并不代表物理学会枯萎。物理学是自然科学之母,它的成果早已遍地开花深入到每一门学科的领域,并且一次次诞生新的学科来实现人类认识自然,改造自然的愿望。 如果看我帖子的人中,有今后有志于进入大学物理专业学习的高中生的话,我的奉劝是学物理是一个比想像中困难得多的过程,除了专业上四大力学等高深理论需要花费大量时间去理解外,在生活中真正想融入这个专业也要耐的住寂寞。一般国内高校较知名的物理系除了个别师范院校外,大多男女生比例高打7:1到8:1。当然我希望更多的优秀高中毕业生投入到这个专业中来,因为前面已经说过,学物理的人只有极少数在搞高深的基础理论和恐怖的高能实验,大多数人在研究凝聚态和光学等倾向于应用的方向,如今交叉学科领域成果层出不穷,很多地方都是无人开采的金矿。而具备雄厚物理理论基础并从事应用方向研究的人在这些领域最容易做出成果,成就自己的事业。顺便提一句,研究物理只会让你的理性思维变得更强,并不会对你感性的一面构成明显伤害,由于国内多年片面的宣传使得物理学家们有了一种被神化同时又被妖魔化的感觉。其实物理学家也是人,有着正常人的喜怒哀乐爱恨情仇,有着正常人的一切人性特点,他们是最正常不过的人,只是由于社会分工的不同使他们走上了探索大自然奥秘来改善人类生活的道路。杨振宁82岁高龄同样可以娶28岁的妻子新闻正好说明了这一点。 对于高中正在进行中学物理学习的学生,我想告诉你们一个事实,那就是大学物理和中学物理基本上完全是两回事,中学物理学的好坏可能对你在大学普通物理(理工科任何专业都要学的物理基础课)力学部分的课程稍微有一点影响,但对于物理学专业来讲,中学物理的内容可以近似为零忽略不计。如果某位同学因为看了“第一推动丛书”等优秀的科普读物,或者因为其他原因从而喜欢上探索自然奥秘的基础理论物理的话,如果你仍然对它有或一样的激情,那么我奉劝你选择物理专业。即使因为4年的专业学习觉得大自然远远比你想像的神秘从而放弃基础理论转向应用研究方向的话(绝大多数物理专业学生最终会这样),你毕竟对自然界的规律和各种现象产生的原因有了比别人更深的理解。可是现实中往往是一些没有或很少有物理专业背景的人却对探索自然奥秘有着火一样的热情,这样的结果导致这些人成了物理学的民科(民间科学家),使得各个论坛科学版上类似于“驳倒相对论,我超越爱因斯坦了……我发现了惊世定律……”等等等等民科的垃圾文章层出不穷。当然我不是反对民科,他们也许可能在一些应用技术方面能有少许的创新和贡献,这些人都是在表面上认识了几个理论物理的词汇却根本不明白它的含义,然后通过整天的胡思乱想用他们编造出了毫无用处离物理学研究十万八千里的一堆“原理”、“定律”甚至还有出版社为之出书,这些人不但浪费是在浪费自己的时间,也是在浪费读者的饿时间,从这上面来看中国的科普工作还任重道远,而物理专业的人才对自然的认识比其它专业要深刻得多使他们更能胜任这一角色。
最美遇见微风
力学是力与运动的科学,它既是一门基础科学, 又是一门应用众多且广泛的科学。下文是我为大家整理的关于物理学力学论文的范文,欢迎大家阅读参考!
浅析物理力学的产生及其发展
摘 要:物理力学主要是研究宏观力学的微观理论学科。研究物理力学的主要目的是通过理解微观粒子性质的相互作用,找出介质的力学性质计算方法,进而使解决力学问题建立在微观分析的基础上。本文主要探讨了物理力学的产生和发展,为有关物理力学问题的解决提供理论基础。
关键词:物理力学;产生;发展
一、物理力学发展需要解决的问题分析
在物理力学的发展过程中,我们需要解决两方面的问题,一个是关于物性的问题,另一个是有关运动规律的问题。物理力学主要通过物性及其运动规律这两个方面的微观化而成为解决问题、建立微观分析的基础。关于物性的参数主要表现为运动方程组中的系数,例如弹性系数、热导率、粘性系数、声速、比热等。为了求解运动的方程组,需要知道它们相关的数值。
在传统力学中,物性参数的数值是需要试验测定的。而在我们研究的物理力学中,是通过微观的分析以及对宏观数据分析相结合的方法计算参数的数值。我们研究物理力学,不仅是为了能够找出物质性质的微观规律,而且还需要找能够预见新物质性质的方法。
针对物理力学发展中的相关问题,先了解一下有关激波结构问题的例子。物态在激波前后会有很大的变化,在波阵面一定的厚度之内,物质是处在远离平衡的状态的。这时,对于宏观物态的参数已经不适用了。因此,我们需要从分子运用的这一个角度进行描述。像从波尔兹曼方程的角度出发,进而直接进行求解。
在上世纪60年代,一对无内部自由度的影响激波结构的问题得到了进一步发展。其发展主要得力于计算机技术的发展,从而能够使波尔兹曼方程进而得到模型数学方程,求精确解。另外,还能够实现激波管与稀薄气体风洞在较高区域的分辨率的相关方面的测量。虽然对于这些问题的处理都是初步的,但是从物理力学微观运动规律上看,确是一个非常大的进步。
还有一个相似的例子就是对爆震波反应区结构方面的研究。对于这方面的研究是比激波结构更加复杂的,解决问题的困难在于理论的复杂性,也有实验经验的不足等原因。分子气体的动力激光器中非平衡流方面的问题,主要是因为分子内部自由度性质在不断膨胀的气流中产生的自身不平衡现象。在这种迅速膨胀的气流中,分子振动的自由度两方面是不平衡的,不能够采用统一的温度对其进行描述。因此,这也是一个远离平衡的问题。
二、新技术不断推动物理力学的发展
物理力学的产生及其发展即是力学学科发展的重要趋势,也是促进现代工程技术发展的重要手段。自上世纪40年代至今,由于尖端的技术以及基础科学的不断发展与进步,力学面临着大量的超高温和超高压等特殊条件下的问题。我国著名的力学家钱学森在上世纪50年代初提出应该建立物理力学这门学科,其真知灼见把握了力学发展的大趋势,并且预见了今后突飞猛进的结果。
人类社会科学技术的不断发展,给物理力学的研究提供了更多的条件。纵观近五十年间的物理力学的发展,值得一提的是液体理论的重大进步。1972年,麦克唐纳等人计算出等压线结果和多种液体实测数据等,促进了对液体理论的研究。1997年,威尔逊提出了采用重正化群理论解决临界现象,取得了重大的进展。近20年来,对于耗散结构理论是非平衡系统的研究也取得了突破性的进展。上世纪50年代之后,原子分子物理学才重新被重视,尤其是计算机的不断应用大大地促进了这门学科的发展。其他的像分子束技术、光散射技术、中子衍射技术等都成为了研究固体以及液体微观结构的有效手段。另外,高压技术能够产生千万大气压以上的高压条件,高倍电子显微镜能够用来观测原子尺的现象等。新技术以及新发明都为进一步研究物理力学提供了有利的条件。
本文对物理力学的产生及其发展进行了相关的探讨。通过本文的研究,我们了解到,在对物理力学进行研究时,我们应该明确物理力学研究的目的,还应该充分采用新技术、新发明,将其不断应用到研究中。只要我们不断探索和实践,一定能够进一步促进物理力学的发展。
参考文献:
[1]范继美.理论力学与普通物理力学的关系[J].云南师范大学学报(自然科学版),2009,(02).
[2]钱学森.从原子分子物理出发,经由物理力学的思路和方法搞发明创造[J].原子与分子物理学报,2007,(02).
[3]干洪.力学学科的发展现状与21世纪展望[J].安徽建筑工业学院学报(自然科学版),2001,(02)。
[4]陈卫平.现代力学发展趋势及研究课题[J].台州师专学报,2007,(06).
浅析力学在机械中的应用
[摘 要]力学是力与运动的科学,它既是一门基础科学, 又是一门应用众多且广泛的科学。本文立足于力学,简要论述了力学的内涵及其发展历程,并对力学在机械中的应用进行了较为深入的探讨与分析。
[关键词]力学 弹性力学 断裂力学 工程力学 机械
力学是力与运动的科学,它的研究对象主要是物质的宏观机械运动,它既是一门基础科学,又是一门应用众多且广泛的科学。力学与天文学和微积分学几乎同时诞生,在经典物理的发展中起关键作用,推动了地球科学的发展进步,如大气物理、海洋科学等,同时力学也在机械中起着越来越重要的作用,且应用广泛。
一、力学
力学是一门独立的基础学科,主要研究能量和力以及它们与固体、液体及气体的平衡、变形或运动的关系,可粗分为静力学、运动学和动力学三部分。
力学的发展历史悠久,古希腊时代力学附属于自然哲学,后来成为物理学的一个大分支,1687年,牛顿三大定律的提出标志着力学作为一门独立的学科开始形成。此后,随着资本主义生产的发展,到18世纪末,以动力学和运动学为主要特征的经典力学日益完善。19世纪,大机器生产促进了力学在工程技术和应用方面的发展,推动了结构力学、弹性固体力学和流体力学等主要分支的建立。19世纪末,力学已是一门相当发展并自成体系的独立学科。
二、力学在机械中的应用
力学在机械中的应用广泛,其典型应用主要有以下几种:
1.弹性力学在机械设计中的应用
弹性力学也称弹性理论,是固体力学的重要分支,主要研究弹性体在外力作用或温度变化等外界因素下所产生的应力、应变和位移,从而解决结构或机械设计中所提出的强度和刚度问题。机械运动当中,许多机械运转速度较高、承载很大,机械的弹性变形对系统的影响不容忽视,必须将机械系统按弹性系统进行分析和设计。由此可见,弹性力学在机械设计中应用广泛。一般情况下,弹性力学在凸轮机构设计、齿轮机构设计、轴设计中应用较为广泛。
齿轮机构在设计时运用了弹性力学的知识,渐开线作为齿廓曲线存在诸多优点,但用弹性力学知识加以分析便可得出它存在的一些固有缺陷,即当两齿轮啮合传动时,根据弹性力学中的赫兹公式分析可得,在其它条件相同的情况下,要想降低两齿轮在接触处的最大接触力,就必须增大两轮齿廓在接触点处的综合曲率半径,对于渐开线齿轮传动来说,由于要增大两轮齿廓在接触点处的综合曲率半径,就需要增大齿轮机构的尺寸,而两轮齿廓在接触点处的综合曲率半径增大的范围是有限的,所以难以进一步达到齿轮机构尺寸小、而承载能力大幅度提高的目的。同时,弹性力学在轴设计中也有众多应用。为避免共振现象,对高转速的轴,如汽轮机主轴、发动机曲轴等设计时振动计算尤其重要,此时必须运用弹性力学知识。
2.断裂力学在机械工程中的应用
断裂力学,是固体力学的一门新分支,主要研究含裂纹构件的强度与寿命,是结构损伤容限设计的理论基础。断裂力学主要可分为线弹性断裂力学与弹塑性断裂力学两大类,前者适用于裂纹尖端附近小范围屈服的情况;而后者适用于裂纹尖端附近大范围屈服的情况。断裂力学发展迅速,在机械工程中应用广泛,并占据重要地位。断裂力学在机械工程中的有效应用,不仅可以提高机械的性能与功效,更能防止工程设备发生灾难性的断裂事故,以确保机械、设备的安全可靠与良好运行。
首先,我国在采用断裂力学方法制订结构缺陷评定标准及安全设计规范方面已取得了较好的成绩,如压力容器、小型但用量大的液化石油气钢瓶及汽轮一发电机组等。
其次,概率断裂力学在可靠性设计中应用较多。概率断裂力学在可靠性设计中的广泛应用推动了可靠性设计的快速发展。运用参量的分布及安全余度来反映常规设计中不能准确反映的客观实际和常规设计安全评定中用安全系数不能准确反映的真实安全性。由于安全余度考虑了应力和强度的二阶矩,较好地反映了结构可靠度的实质,既考虑了变异特性又考虑了平均值,因而与失效分布有较直接的关系,使安全设计更可靠。国外已较完整地应用于飞机结构,如概率损伤容限分析、飞机结构可靠性和事故分析、飞机结构的耐久性分析等方面。我国在这方面开展的典型性研究则是海洋石油平台导管架焊接管节点的疲劳强度分析。
再者,可用断裂力学方法进行机械产品的失效分析。失效分析是指事故或故障发生后所进行的检侧和分析,目的在于找到失效的部位、失效原因和机理,从而掌握产品应当改进的方向及修复的方法,防止同类问题再次发生,以推进技术不断前进。因此,失效分析技术受到了社会各界的重视。断裂力学在机械产品失效分析中具有着重要作用。机械产品的主要失效模式有: 断裂、蠕变、疲劳、腐蚀、磨损及热损伤等,它们都可以借助断裂力学方法及断裂分析技术予以解决,断裂力学方法是失效分析的有力工具。
最后,运用断裂力学可以指导改进工艺及合理选材,如模具、焊接工艺等方面,可以减少工人的劳动量。
3.工程力学在机械修理中的应用
工程力学涉及众多的力学学科分支与广泛的工程技术领域,是一门理论性较强、与工程技术联系极为密切的技术基础学科,工程力学的定理、定律和结论广泛应用于各行各业的工程技术中,是解决工程实际问题的重要基础。处理机械工程出现的大量破坏问题,绝大多数是根据力学方面的知识作出判断和分析的。例如,汽车修理中汽车零部件的破坏分析与修理也是如此,其中,判断汽车半轴套管断裂的原因与确定修复方案等,全部流程无一不体现着工程力学知识在汽修中的应用。
三、结语
当今社会,科学技术迅猛发展,作为一门基础学科,力学也一定会得到进一步的发展与进步,且在机械中获得更广更深的应用。
参考文献
[1]林同骥,浦群.现代力学的发展[J].力学进展,1990,(1).
[2]李彦军.工程力学在汽修中的应用与对策[J].科技向导,2012,(32).
[3]侯岩滨.弹性力学在机械设计中的应用[J].辽宁师专学报,2005,(1).
[4]吴清可,刘元杰,张毓槐.断裂力学在机械工程中的应用[J].机械强度,1988,(6).
七碗爱玉味
物理小论文(力学)世界上有确定的东西吗?正如大家所知,1927年3月,海森堡在《量子论的运动学与动力学的知觉内容》论文中,提出了量子力学的另一种测不准关系,海森堡认为,科学研究工作宏观领域进入微观领域时,会遇到测量仪器是宏观的,而研究对象是微观的矛盾,在微观世界里,对于质量极小的粒子来说,宏观仪器对微观粒子的干扰是不可忽视的,也是无法控制点额,测量的结果也就同粒子的原来状态不完全相同。所以在微观系统中,不能使用实验手段同时准确的测出微观粒子的位置和动量,时间和能量。由数学推导,海森堡给出了一个测不准关系式: 。对于微观粒子一些成对的物理量,在这里指位置和动量,时间和能量,不能同时具有确定的数值,其中一个量愈确定,则另一个就愈不确定。所谓测不准关系,主要是普朗克常量h使量子结果与经典结果有所不同。如果h为零,则对测量没有任何根本的限制,这是经典的观点;如果h很小,在宏观情况下,仍然能以很大的精确性同时测定动量与位置或能量与时间的关系,但是在微观的场合就不能同时测定。实验表明,决定微观系统的未来行为,只能是观察结果所出现的概率,测不准关系已经被认为是微观粒子的客观特性。海森堡提出了测不准关系后,立即在哥本哈根学派中引起了强烈的反响,泡利欢呼“现在是量子力学的黎明”,玻尔试图从哲学上进行概括。1927年9月,玻尔在与意大利科摩召开的国际物理学会议上提出了著名的“互补原理”,用以解释量子现象基本特征的波粒二象性,它认为量子现象的空间和时间坐标和动量守恒定律,能量守恒定律不能同时在同一个实验中表现出来,而只能在互相排斥的实验条件下出来不能统一与统一图景中,只能用波和粒子这些互相排斥的经典概念来反映。波和粒子这两个概念虽然是互相排斥的,但两者在描写量子现象是却又是缺一不可的。因此玻尔认为他们二者是互相补充的,量子力学就是量子现象的终极理论。“互补原理”实质上是一种哲学原理,称为量子力学的“哥本哈根解释”。30年代后成为量子力学的“正统”解释,波恩称此为“现代科学哲学的顶峰。”1927年10月在布鲁塞尔第五届索尔卡物理学会议上,量子力学的哥本哈根解释为许多物理学家所接受,同时也受到爱因斯坦等一些人的强烈反对。爱因斯坦为此精心设计了一系列理想实验,企图超越不确定关系的限制来揭露量子力学理论的逻辑矛盾。玻尔和海森堡等人则把量子理论同相对论作比较,有利地驳斥了爱因斯坦。1930年10月第六届索尔卡物理学会议上,爱因斯坦又绞尽脑汁提出了一个“光子箱”的理想实验,向量子力学提出了严峻的挑战。光子箱的结构很简单,一个匣子挂在弹簧称上,一个相机快门一样的装置控制匣子内光子的射出。每次射出光子的时间由快门控制,弹簧称上可以读出整个盒子因光子出射而减少的质量,根据大名鼎鼎的爱因斯坦质能关系: 得出光子的能量,这样原则上时间和能量不存在不能同时确定的问题。 据说玻尔看到这个装置登时口吐白沫,经过紧急抢救时的输氧加上彻夜的苦思之后,玻尔终于搬来了救星,呵呵,那竟然是爱因斯坦本人的广义相对论。发射出光子后,光子箱的质量减少纵然可以精确测出,然而弹簧秤收缩,引力势能减小,根据广义相对论的引力理论,箱子中的时钟会走慢,归根到底时间又是不确定了。 这次轮到爱因斯坦吐血三天了,他费尽心思找来的实验居然成了量子力学测不准关系的绝妙证明,还被玻尔等人堂而皇之的载入他们的论文之中。 既然在微观状态下,存在测不准关系,那么在宏观状态下,还存在测不准关系吗?这个我们应该能得出结论:当然存在测不准关系。我们做实验的时候,一旦到了处理实验数据就要同时算出相应的不确定度。这是为什么呢?测量结果都具有误差,误差自始至终存在于一切科学实验和测量的过程之中。任何测量仪器、测量环境、测量方法、测量者的观察力都不可能做到绝对严密,这就使测量不可避免地伴随着有误差产生。因此,分析测量可能产生的各种误差,尽可能可消除其影响,并对测量结果中未能消除的误差做出估计,就是物理实验和许多科学实验中必不可少的工作。但是,我们只能尽力减小误差,却不能消除它。从上面可以看得出,世界上是不存在测得准的东西的,正所谓世界是辩证统一的,事物是相互影响的,既存在相对性,又存在绝对性。事物的测不准关系,就因为它既有相对性,又有绝对性,而我们通常所说的某某物重多少,高多少,等等看似绝对的数据其实是相对的。在某一个时段里,物体趋向于某个值的概率最大,因而我们就把这个值称作在这个时段里的相对准确值,它本是使不可能测准的。事物之间又存在着相互作用,因而又由于相互作用是具体的,因而是有限的,具有一定的认识意义;而本体则是抽象的,因而是无限的,并不具有任何确定的认识意义。所以,世界上并不存在确定的东西。参考文献:张三慧,《大学物理学<量子物理>》清华大学出版社2000年8月第二版34页35页李士本,张力学,王晓峰《自然科学简明教程》,浙江大学出版社2006年2月第一版,68页.72页黄理稳,李学荣《科学技术发展简史》华南理工大学出版社,2002年3月第一版,136页全林,《科技史简论》,科学出版社,2002年3月第一版,213页,214页周建,《没有极限的科学》,北京理工大学出版社,2006年4月第一版,102页吴平,《大学物理实验教程》机械工业出版社,2005年9月第一版,4页
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