我的力小议我的力小议

浅谈力学应用浅谈力学应用

零三级理学院物理二班　

　　　　　　　　　　　

　　　　　

　　　　　　杨福桂

在运输工具和交通工具相关科技高速发展的今天，人们对工具的使用更广泛。看看这些新家伙：

人们在使用它们的同时也积累了丰富的经验来分析处理解决在其使用中所遇到的问题（这些技巧不仅仅为技师们所掌握）；

在我的家乡，虽看不到诸如卡车轿车之类的高级玩物。可对于我们来说是最实用的：

拖拉机拖拉机

” 我家有一个它，不过我不在行“

　　差不多对于每一个农村人来说都是在耳濡目染中逐渐获得其中的精华的，压根就没人为了学开拖拉机来考学什么的！然而就是这样遇到的大部分问题都可以圆满解决，可万一问他们为啥要这样做呢？得到的回答往往是”肯定的“应该如此嘛。　

　

但学过力学这门课之后，我发觉自己有了一些能力来解决这些”为什么“的问题，下面为了说明这一点（下以

拖拉机为例）

　　困境：　　拖拉机在上坡时，若油门过大（既动力加速度越大），拖拉机头会有上抬的趋势，这是就得有人站在机头压一压，使拖拉机可以爬上坡来。

N1

N2

N2

o

用到力学知识必须选择力的组合：由于拖拉机头中质量不均匀分布速度又小，因此空气阻力、可以忽略不计机器零件间的摩擦力也可排除（考虑主要矛盾，忽略次要矛盾） 拖拉机的动力由后轮提供，前轮所受阻力远小于后轮，因此前轮的摩擦力也可以忽略。为了研究方便先讨论在水平面上的运动问题。建立理想模型：

N1 N2

o

L1 L2

f

mg

主要研究加速度 a 和支持力 N1,N2 的关系（在纯滚动的前提之下） :

1 ）选择固定于地面的坐标系， X轴沿水平方向向前， Y轴竖直向上， Z轴垂直于 XOY 面指向外；

车轮加速转动，后轮对着地点有向后运动的趋势，故地会给车轮一向前的摩擦力 f

N1N1L1L1

N2N2L2L2

oo

mgmg ff

利用质心运动定理： f=ma (1)

N1+N2=mg (2)

力矩平衡方程： f h+N2L2-N1L1=0 (3)

由（ 1 ）（ 2 ）（ 3 ）式可以推出 N1=m(gL2+ah)/(L1+L2) N2=m(gL1-ah)/(L1+L2)

由结果进行数据分析： N1=m(gL2+ah)/(L1+L2) N2=m(gL1-ah)/(L1+L2) 可以看出随着 a 的增大，前轮对地的压力 N2 逐渐减小，而 N1却在增大。 而由拖拉机的构件可知：后轮钢板弹簧压紧，前轮钢板弹簧放松，使机头有上抬的趋势。

这样就不难解释文章开头提出的问题在拖拉机爬缓坡时，若无打滑（既没有滑动摩擦，坡度较小，重力的变化很小可以近似于此种情况）解释：油门加大，前轮对地面压力减小；达到一定程度时，N1 为零， 将无法加速，若有人压，可以减缓这种情况的发生，从而获得更大的加速度爬上来。

拓展部分： 由 N1 ， N2与 a 的关系式可以预料到：若 a太大，至 a>g L1/h,则 N2<0, 此时地面对车轮的约束被解除，且已离地而腾起；若猛刹车时 |a|>gL2/h,则 N1<0, 此时后轮会离地而腾起。从而有翻车的危险。这样我们又从转动知识可以探出急刹车会导致翻车的道理。

力学课总结： 半个学期已快过去，力学课的学习也快结束，而我在这半个学期的力学的学习中感悟至深，我深深地体会到了力学的博大精深，这是其他任何一门学科所不可及的（至少我认为是这样）。另外，力学这门学科与其他学科的相互联系也表现得尤为突出，譬如：力学中关于加速度计算公式的求解，导致了数学上积分的出现，物理的解释也使数学的含意更加清晰；反过来数学在物理研究上的 地位也是不可小觑的，许多理论的 出现也要靠数学这个工具来建立。总的来说我还是比较喜欢物理的， 特别是力学。我认为以下四个字是对这门课的最好描述：

博 美 实 谨

完完

理学院物理二班 理学院物理二班杨福桂 杨福桂PB03203091PB03203091