我必须承认,谈到我对工程和教学的看法,我总是觉得自己像个叛逆者。我不是一个复杂的数学迷,但我不认为这阻止了我理解复杂的问题。如果有什么我相信我能更好地理解它们的话……并且缺乏“数学”只会让事情变得更有趣和“实验性”!
既然你正在读这篇文章,我希望你至少也能感受到一点。
不久前,朋友向我推荐了一本书,作者是杰罗姆·戈登,书名是《Structures or why things don’t fall down》。
我必须说,我立刻喜欢它的风格和写作方式,我决定在阅读的过程中分享一些精彩的故事: )正如你所知,故事比方程式有趣得多。也知道人们最初是如何理解事情的,这肯定会帮助你理解这些事情!毕竟…科学家在更晚的阶段加入了数学!
今天,胡克定律的一个简短而出乎意料的故事!
钩子
故事从一个基本问题开始,那就是:
为什么东西能抵抗负荷?
会发生什么,当你压一块石头的时候,它是…很“坚固”的。为什么它能抵抗负荷?
这不是一个微不足道的问题,值得一提的是我们在十七世纪的某个地方。这意味着这不是我们唯一不知道的: )事实上,这太难了,以至于伽利略本人并没有真正想出一个好的答案来解决这个问题!
第一次真正的进步是由罗伯特·胡克(1635-1703)取得的,他几乎和艾萨克·牛顿(1642-1727)同时生活。他们甚至互相认识,至少到了足以让牛顿鄙视胡克的程度……但以后会有更多的了解: )
胡克意识到,只有用同样的力向后推,东西才能抵抗负荷。最简单的例子是,当我站在地面上时,地面用和我的脚在地面上推一样的力推着我的脚。如果不是那样的话,我就会行动了!如果地面推得“更弱”(或者根本不推),我会开始挖地,如果地面推得更用力,我会被抛向空中!
那只猫
问题是…为什么地面会压迫你?!好吧,如果有理由的话,你可以提出各种哲学甚至宗教的观点。但是当然,这并不局限于站在某个东西上。这种“平衡”有很多例子,最好的一个直接来自戈登的书(和风格!):
通常很容易看出为什么载荷会推动或拉动结构。困难是看为什么结构应该在负载时推或拉回来。碰巧的是,相当小的孩子不时对这个问题有所了解。
亲爱的,别拉猫的尾巴了。
我没有拉,妈妈,猫咪在拉”。
如果我们谈论的是生物,我们可以想象猫用它的肌肉试图挣脱尾巴。这就是为什么它“产生”与女孩拉它尾巴相反的力。因为两个力相等,所以有平衡,女孩和猫都不动(猫对此不高兴!)。
但是想象一下,同一个女孩拉着一根挂在墙上的绳子。她一动不动,所以看起来墙像猫一样拉着绳子。但是墙壁没有肌肉!然而很明显,他们还是会拉着绑在他们身上的绳子……只要你也拉着绳子!
简单来说,这是问题的核心。解决它一定需要认真思考!然而,胡克最后总结道:
任何弹簧的力量都与它的伸展成同样的比例!
从那里很容易把它归纳成一个更短的句子:
作为延伸,力也是如此
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