1、20132014学年第 3学期五彩缤纷的力学世界答卷专业班级 储运 1303 姓 名 张博文 学 号 1306020313 开课系室 工程力学系 考试日期 2014-7-2225 题 号 一 二 三 四 合计满 分 30 20 20 30 100得 分阅卷人A卷1一、为什么说“五彩缤纷的力学世界” ，举例说明。 （不少于 800字）多彩的世界给了我们多彩的眼睛！五彩缤纷的力学现象，给了我们奇乐无穷的想象力！生活中充满五彩缤纷的力学现象，这些现象让我们这个世界变得多姿多彩。为什么旋转球不走直线罚点球的队员把球踢出去后，对方守门员朝着来球的方向扑去，但是球在半途中改变了方向，绕过守门员射进了球门，
2、球场上响起了一片喝采声 这种被解说员称为“香蕉球”的射门技巧是由于射出的球高速旋转而形成的，但为什么旋转的球体就不走直线了呢？这就要用空气动力学中一条重要结论来解释了。这条结论简述为：物体在流体中运动，它周围的流体相对它流速越大处压强就越小，当球如图所示的方向旋转着前进时，球的左侧面的气流相对球面来说流动速度较小，这时球左侧的压强大于右侧，则球受了一个向右的力，所以球从对方大门右侧射入。惯性故事萨尔维阿蒂的大船经典物理学是从否定亚里士多德的时空观开始的。当时曾有过一场激烈的争论。赞成哥白尼学说的人主张地球在运动，维护亚里土多德-托勒密体系的人则主张地静说。地静派有一条反对地动说的强硬理由：如果
3、地球是在高速地运动，为什么在地面上的人一点也感觉不出来呢？这的确是不能回避的一个问题。 1632 年，伽利略出版了他的名著关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话 。书中那位地动派的“萨尔维蒂”(图 4-1)对上述问题给了一个彻底的回答。他说：“把你和一些朋友关在一条大船甲板下的主舱里，让你们带着几只苍蝇、蝴蝶和其他小飞虫，舱内放一只大水碗，其中有几条鱼。然后，挂上一个水瓶，让水一滴一滴地滴到下面的一个宽口罐里。船停着不动时，你留神观察，小虫都以等速向舱内各方向飞行，鱼向各个方向随便游动，水滴滴进下面的罐中，你把任何东西扔给你的朋友时，只要距离相等，向这一方向不必比另一方向用更多的力。你双脚齐跳，
4、无论向哪个方向跳过的距离都相等。当你仔细地观察这些事情之后，再使船以任何速度前进，只要运动是匀速，也不忽左忽右地摆动，你将发现。所有上述现象丝毫没有变化。你也无法从其中任何一个现象来确定，船是在运动还是停着不动。即使船运动得相当快，在跳跃时，你将和以前一样，在船底板上跳过相同的距离，你跳向船尾也不会比跳向船头来得远。虽然你跳到空中时，脚下的船底板向着你跳的相反方向移动。你把不论什么东西扔给你的同伴时，不论他是在船头还是在船尾，只要你自己站在对面，你也并不需要用更多的力。水滴将象先前一样，滴进下面的罐子，一滴也不会滴向船尾。虽然水滴在空中时，船已行驶了许多柞。鱼在水中游向水碗前部所用的力并不比游
5、向水碗后部来得大；它们一样悠闲地游向放在水碗边缘任何地方的食饵。最后，蝴蝶和苍蝇继续随便地到处飞行。它们也决不会向船尾集中，并不因为它们可能长时间留在空中，脱离开了船的运动，为赶上船的运动而显出累的样子。 ”萨尔维阿蒂的大船道出了一条极为重要的真理，即：从船中发生的任何一种现象，你是无法判断船究竟是在运动还是在停着不动。现在称这个论断为伽利略相对性原理。色彩斑斓的世界中，有着五彩缤纷的力学现象，只有热爱生活的人，才会仔细观察身边的事物，才会享受到生活的乐趣！ 其实，生活并不枯燥，只要有着一颗善于观察的心，就会发现身边有着许多力学现象，并且深入的思考和分析，你会从中得到无穷的乐趣，心神得到更深的
6、陶怡2二、请介绍三位国外和二位国内力学家，重点是他们对力学的贡献。 （全文不少于 400字）国外:（1）牛顿英国伟大的物理学家，百科全书式的全才，著有自然科学的数学原理 。1687年发表的论文自然定律里，对万有引力定律和三大运动定律进行了描述，这些描述奠定了此后三个世纪；里物理世界的科学观点，并成为了现代工程学的基础。在力学上，牛顿阐明了动量和角动量守恒的原理。（2）阿基米德伟大的古希腊哲学家、数学家、物理学家、力学家，静态力学和流体力学的奠基人。他是数学家和力学家的伟大学者，并且享有“力学之父”的美称，其原因在于他通过大量实验发现了杠杆原理。（3）伽利略伽利略通过对抛体和落体的研究，在实验研
7、究和理论分析的基础上，最早阐明自由落体运动的规律，提出加速度的概念，提出惯性定律并用以解释地面上的物体和天体的运动。国内（1）钱伟长中国近代力学之父，世界著名的科学家，特别在弹性力学、变分原理、摄动方法等领域有重要成就。与世界导弹之父冯卡门合作发表变扭的扭转 ，成为国际弹性力学理论的经典之作。（2）朱兆祥朱兆祥，力学家、教育家、和科技事业活动家。中国科学工作者协会和中华全国科学技术普及协会的早期组织者，协助钱学森创建了中国科学院力学研究所。从事爆炸力学和冲击动力学的研究，在应力波的传播及其引起的损伤和屈曲以及高分子材料的非线性本构关系等方面做出了贡献。3三、奇怪的独木桥一位游客在某处发现有座独
8、木桥，上面写着：禁止独自一人过桥。他发现当地居民的确都是成双结队并且好像以某种相互配合的方式过桥。他觉得很奇怪，为什么 2 个人可以过桥而 1 个人却不能。等周围没有其它人时他想独自试试，结果没走到半程，就把独木桥压断了而掉入水中。根据事后他的调查，小河宽 4 米，独木桥长 6 米，如图 1 所示横跨在小河上。独木桥采用当地的轻质木材做成，等截面，允许最大弯矩为 。60NmM为方便假设每人的体重均为 800N，而独木桥的重量不计，并将桥简化成图 2的力学模型。请你分析一下：（1）如果一个人想过桥，最多能走多远？（2）当地居民过桥时两人需要进行配合，你认为两人应如何配合才能安全过桥？图 1 奇怪
9、的独木桥图 2 独木桥力学模型解：（1）设人从 D 向 C 走去，载荷 P 与 D 点距离为 s，CD 间的距离为 L.求出支座 D 点的约束力为 RD=P(L-s)/L, CD 间最大弯矩为 M(s)=P(L-s)/ LxC DA B4mx4根据允许最大弯矩为M 600N m ，有 P(L-s)s/L M解出 s 1， s 3则一个人最远可以向前走 1 米（2）若两人同时上桥，一人在右侧外伸段距右端支座为 x1 处，另一个人在桥上，行至离左端支座 x2 处，此时支座的反力为 RA=P(L-x1-x2)/L, RB=P(L+x1+x2)/L弯矩极大值为 M1=Px1,M2=P(L-x1-x1)x1/L欲要安全通过，要求 ， M1 M M2 M 即 X22-(4-X1)X2+30则（4-X 1） 2-120解得 0.536 x1 7.46考虑到 M1 M ，得 x1 7.5m5四、请你仿照第三题，自己选择一个问题，并进行相应的分析和求解。运动器材厂有一批不合格单杠，其横杆长 L=3.5m，外伸长度 a=25cm，横杠允许最大弯矩为M=1000N m，求该杠可承担住体重 400N 的人？解：由题可知令 s=L-2a，x=1.5m可得 P(s-x)x/s M故该杠可以承担住体重为 400N 的人。
