學習力學後,你的日常生活有沒有因為它而帶來成就感的事?

就是那種,在你生活中發生的很小的事,當你用力學知識解決後,然你感到「沒白學」的事!

什麼小事都可以!


贊脫單的回答,哈哈哈哈。。。

作為一個在學生時代學過力學的工程師,我路過城中村的危房的時候會自動想下這房子的結構安不安全,路過造型獨特的建築,會考慮一下建築的受力情況,總之已經成為習慣了吧。

最讓我有成就感的小事應該是玩疊疊樂,好像也叫抽抽樂,《生活大爆炸》里出現過,英文叫做Jenga。玩Jenga的時候,最重要的是使一切物體維持原狀態,基本原理很簡單,就是牛頓第一運動定律。在移動木塊的時候需要考慮到重心、行架受力分析等因素,在Jenga的整體結構中,受力需要達到平衡,力矩也需要達到平衡,任何一個點在任意一個時刻沒有達到平衡,就會影響結構原有的運動狀態。

生活大爆炸S06E12

Jenga玩法簡單,建模更加簡單,按理說建立個數學模型不會很難,通過分析力學和邏輯,順藤摸瓜就能找出必勝方法。然而現實遠遠比模型複雜,Jenga最大的趣味來自於每根積木的長寬高都會有浮動,所以通用的體積模型從根本上就是錯誤的,Matthew South曾經測量過一些疊疊樂積木的體積和重量(1)。

一些疊疊樂的體積、重量

不過學過力學的聰明的我還是分析出了些線索

1:先幹掉簡單的積木。積木大小不一,有的松有的卡死,那就先幹掉簡單的,把困難留給對手,木塊的情況可以分為以下幾種(1),首先要定位的是Loose Block,它們無需承擔重量,所以相對來說更容易抽取。

定位不同積木

2:推,而不是拉。拿積木的時候要慢穩准,把疊疊樂看做一個能容納一定程度干擾的系統,保持手穩就最為關鍵了,所以需要減少擾動,F=ma,所以減少加速度。

理想狀態下的靜摩擦轉為動摩擦

但是實際情況中並非如此,更接近於下圖:

現實狀態下的靜摩擦轉為動摩擦

因此移動過程中,需要保持加速度盡量小,移動的過程是靜轉動的過程,加速度需要保持盡量小,相對於拉,推更容易控制力度,可以更好地控制加速度。

3:對稱意識。對稱產生平衡,所以優先移除中間一行里靠中間的積木。同理,疊積木的時候靠另一側擺放,增加平衡。

4:忘掉小策略,專註於每一步。把安全留給自己,把困難留給對手!

即便以上道理都懂了,也不代表獲得了玩Jenga的精髓,因為在物理之外,Jenga還涉及到玩家的心理和手法,任何一點心理波動都有可能會反射到移動積木的手指上。Jenga高手還會參加到世界級的Jenga比賽中(2),在技能相當的語境下,從比賽中還可以直觀地看到選手與心魔鬥爭的歷程。。。(視頻有點大,記得開wifi)

這個崩塌的過程完全可以用模擬來模擬,所以作為一個合格的力學工程師,當然還要跑個模擬才對(是的,這是在下的本職工作,一鏈省千言:https://zhuanlan.zhihu.com/p/32776001)。

上傳文件、選擇Abaqus求解器、選擇核數,上傳!剩下的事就是喝咖啡等任務跑完啦。當然現實是殘酷的,CAE工程師怎麼會有空喝咖啡呢。這種小case在雲計算的語境下,分分鐘跑完了來不及沖咖啡。。。模擬運行完成後,除了在平台提供的後處理器查看外,也可極速下載,使用後處理軟體進行查看。圖例為U位移結果:

除了力學工程師對Jenga感興趣外,不少CS工程師也對Jenga很感興趣,他們更側重於策略,大部分關於Jenga的論文都是演算法研究者撰寫的,知友如果感興趣可以去google scholar上查看。

與Jenga類似的還有用撲克牌蓋房子、疊硬幣的遊戲,雖然材料不同,但考慮的要素相似,以後可以有機會可以都仿一下。

Souce

(1)A Real-Time Physics Simulator for Jenga,Matthew South,2003https://pdfs.semanticscholar.org/172d/760abd9311618c26d543946a041aad9a33f5.pdf

(2)https://www.youtube.com/watch?v=Q4Z_PL4vaGs

(3)https://cae.yuansuan.cn

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本科時結構力學學得很好

現在讀研了

和小師妹一起複習一注基礎

正好她的結構力學不太好

額……

我脫單了


實話實說,沒有。

日常生活其實有足夠的生活經驗就夠用了。唯一有點不一樣的是之前不知道為什麼,現在我能解釋背後的道理。。。然而,一般的用到高中物理已經足夠了。

想了半天,倒是也有點用。傳說在某次大地震之後派專家組進入災區,剛震後的災區大家都懂,人人都在忙活著救災,亂鬨哄的,時不時還有個餘震。沒人安排接待,於是專家只好自己想辦法。結果,一票各自專業內的牛人,非常自覺的團結在以我們結構專業的核心的組織周圍,在災區的破敗建築中找了一個看著抗震性能還可以的就安營紮寨了。當然,最後大家都很平安。

平時在單位里誰也不服誰,掐來掐去。災區里我結構師說啥是啥,大家全部服從。想想就很爽。但這畢竟是非常時期。

平時,我連那個搭橋過河的手機遊戲玩的都沒我學會計的老婆溜。


拉屎的時候,會考慮水花情況。

等下,這好像是流體力學......


坐地鐵的時候,站的方向是沿地鐵前進方向,而不是垂直於前進方向,不然容易倒,因為雙腳沿前進方向跨開時的慣性矩大啊。


碩士在讀時給老師打工,在某施工單位借住,監理經常要求施工單位做某一細部的計算。

施工單位一群專科畢業,沒辦法,找到我,前前後後我幫著算了六七次。

最大的一次給了我1000塊辛苦費。其餘的轉化成帶我體檢,帶我吃喝,還有我跟朋友吃飯的發票報銷。更重要的是對我態度都很好。

當然不能只有結構力學,混凝土結構還有鋼結構都略有涉獵,還有有限元軟體分析。

錢不多,對求學時期的我幫助還是挺大的。


沒有,謝謝!


用應力的第一強度理論可以解釋粉筆被擰斷的時候,截斷線是45°螺旋線,特別好看,目測這個現象可以撩文科妹(????ω????)


好像用的都是高中的力學知識,大學的基本沒用上啊,就是用上了,估計我也忘了。


通下水道啊!


打遊戲的時候,比如吃雞....我會實測加計算,開傘和開槍預判....實力上升一個檔次....物理不白學....


有時候看東西翻不翻倒會取一下矩。或者一個東西為什麼那樣也會想一下為什麼。有用,但並沒太多卵用。那天裝燈泡看人字樓梯,怎樣就會摔。用到一般應該就三個平衡方程吧。


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