力学趣闻

丰禾

摄影编辑丰禾 前不久，我有幸参观了中国科学院力学研究所科普教育基地和力学科普馆。馆中展出的古代力学和现代力学，对于已经学过的、应用过的，听听讲解科学理论和技术知识，还是兴趣盎然。 中国科学院力学研究所创建于1956年，是以钱学森先生工程科学思想建所的综合性国家级力学研究基地。钱学森、钱伟长为第一任正、副所长。 力学所主要研究方向为：微尺度力学与跨尺度关联高温气体动力学与跨大气层飞行微重力科学与应用海洋工程、环境、能源与交通中的重大力学问题先进制造工艺力学生物力学与生物工 敬佩的我国航天事业奠基人 钱学森雕象 钱学森（1911年12月11日—2009年10月31日），出生于上海，祖籍浙江省杭州市，著名航天科学家，中国科学院、中国工程院资深院士，中国人民政治协商会议第六届、七届、八届全国委员会副主席，中国航天事业奠基人。 钱学森于1929-1934年就读于上海国立交通大学机械工程系。1939年，获得美国加州理工学院航空和数学博士学位。1947年，任美国麻省理工学院教授；曾任加州理工学院教授兼喷气推进中心主任。1955年10月，钱学森冲破重重阻力回到祖国。1956年，任中国科学院力学研究所所长。1957年，补选为中国科学院学部委员（院士）。1986年6月，任中国科学技术协会主席。1994年当选为中国工程院院士。 钱学森开创了工程控制论、物理力学两门新兴学科，为人类科学事业的发展作出了重要贡献。钱学森最先为中国火箭导弹技术的发展提出了极为重要的实施方案，并长期担任中国火箭导弹和航天事业的技术领导职务，为实现中国国防尖端技术的新突破建立了卓越功勋。他潜心研究的工程控制论、系统工程理论，广泛应用于军事、农业、林业乃至社会经济各个领域的实践活动，在中国现代化建设中发挥了重要作用。 我国古代力学有代表性的模型、图片展示 “屹立千年内坚乾坤”的山西应县木塔 赵州拱桥 位于河北赵县，是现存世界上最古老、跨度最大的敞肩拱桥。 宥坐之器典故孔子观于鲁桓公之庙，有欹器焉。孔子问于守庙者曰：“此为何器？”守庙者曰：“此盖为宥坐之器。”孔子曰：“吾闻宥坐之器者，虚则欹，中则正，满则覆。”孔子顾谓弟子曰：“注水焉！”弟子挹水而注之。中而正，满而覆，虚而欹。 奥秘与物体的平衡状态有关，质量不均匀导致物体重心发生变化。 最短时间线房屋顶设计和滑雪赛道设计，体现了最短时间线的思想。 现代力学图片展示 超导磁悬浮磁悬浮应用的原理叫做同名磁极相斥、异名磁极相吸‌。磁悬浮技术应用于磁悬浮列车。磁悬浮列车通过电磁力实现列车与轨道之间的无接触的悬浮和导向，再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行。由于其轨道的磁力使之悬浮在空中，减少了摩擦力，行走时不同于其他列车需要接触地面，只受来自空气的阻力。‌1 风洞它是一种能够人工产生和控制气流，以模拟飞行器或物体周围气体的流动，并量度气流对物体的作用效果的管道状实验设备。‌它是进行空气动力试验最常用、最有效的工具之一，广泛应用于科学研究和工程实践中。 金属开花通常指的是在特定条件下，金属表面形成类似开花的效果。在置换反应中，活性较高的金属（如锌）会替换出活性较低的金属（如铜）的离子，形成新的金属和化合物。在这个过程中，锌置换出铜，铜被氧化成氧化铜，形成黑色的“花朵”。这种反应是化学中的基本反应类型之一，涉及到单质与化合物之间的反应。 翻身陀螺‌主要涉及陀螺的结构、质量分布以及摩擦力的作用。翻身陀螺与普通陀螺的主要区别在于其重心位置和旋转方向的变化。翻身陀螺在旋转过程中，由于重心的位置和摩擦力的作用，会逐渐翻转，最终达到一个稳定的旋转状态。‌ 文丘里管当流体流经文丘里流量计管道内的节流件时，流速在节流件处形成部分缩短，导致流速增加，静压力下降，因此在节流件前后发生压差。文丘里管具有高准确度、良好的重复性、低压损和所需前直管道短等优点，广泛应用于工业自动化和过程控制领域。 鲁伯特之泪鲁珀特之泪的神奇之处在于其内部的应力分布。当熔化的玻璃滴入冰水中时，最外层的玻璃会迅速冷却凝固，而内部的玻璃仍然处于高温熔融状态。随着内部玻璃逐渐冷却凝固，由于热胀冷缩效应，内部体积收缩变小，对外层形成了拉力，同时外层也会对内部形成向外的拉力，这种内外拉力的平衡状态使得鲁珀特之泪具有极高的强度。 流线演示 风阻尼器基于流体动力学和牛顿第三定律，通过产生与风力方向相反的阻力来减少建筑物的晃动幅度。减少建筑物的晃动‌：当强风作用于建筑物时，风阻尼器通过产生与风力方向相反的阻力，有效减缓建筑物的晃动，确保其稳定性。‌20世纪70年代起，阻尼器技术逐渐被引入到建筑、桥梁、铁路等结构工程中，如台北101大厦和上海中心大厦等超高层建筑都应用了风阻尼器，显著提高了建筑的抗风抗震能力。‌ 声波悬浮其原理‌主要基于声驻波与物体的相互作用，产生竖直方向的悬浮力和水平方向的定位力。1866年，当时德国科学家孔特（Kundt）在测量声速的实验中意外发现反应管内的尘埃颗粒在声波下可以愉快地悬浮舞动。这一发现引起了学者们对声场中作用力的兴趣，推动了声悬浮研究的发展。 力箭一号“力箭一号”运载火箭是中国国内起飞量级最大的固体运载火箭。主要用于太阳同步轨道和其他近地轨道中小型航天器的单星和多星组合发射。力箭一号是中国科学院力学研究所抓总、中科宇航公司参与研制的首型固体运载火箭。该火箭起飞重量135吨，起飞推力200吨，总长30米，芯级直径2.65米，500公里太阳同步轨道运载能力1500公斤。2023年6月7日12时10分，力箭一号遥二运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。 2024年1月23日12时03分，力箭一号遥三商业运载火箭在中国酒泉卫星发射中心发射升空，将搭载的泰景一号03星、泰景二号02星/04星、泰景三号02星、泰景四号03星等5颗卫星顺利送入预定轨道，飞行试验任务获得圆满成功。 9月25日7时33分，力箭一号遥四商业运载火箭在中国酒泉卫星发射中心发射升空，将搭载的中科卫星01星等5颗卫星顺利送入预定轨道，飞行试验任务获得圆满成功。1511月11日12时03分，力箭一号遥五运载火箭在东风商业航天创新试验区发射升空，将搭载的试验二十六号A、B、C星，吉林一号高分05B星、平台02A03星，云遥一号31星-36星，西光壹号04星、05星，阿曼智能遥感卫星一号，天雁24星共15颗卫星顺利送入预定轨道，飞行试验任务获得圆满成功。 智能仿生潜水器最近，我国科技人员研制出了一种新型的无人装置，命名为“仿蝠鲼柔体潜水器”。这种先进的装置通过仿生学原理实现水下航行，并且已经在西沙海域成功进行了水下测试。蝠鲼是一种适应于水下环境的鱼类，而仿蝠鲼柔体潜水器通过模仿蝠鲼的游动姿态，结合新型高技术电池的助力，能够在水下航行长达60天。除了军事应用外，这种装置还可以用于远洋水文信息搜集、生物探测、海底地形测绘等领域。 参观力学科普馆，了解我国力学科学技术在科学研究、军事装备、工程制造建筑，实验测量及日常生活中都有建树，为我国现代科技发展而振奋和自豪。