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[摘 要]在我们周围大千世界中,物理知识都需要充分的运用,从而改变生活,提升生活、工作质量、效率。拓宽物理知识的运用,解决现实生活中的问题。本文简要结合当前生活中常见的物理电磁学与力学知识几个方面阐述物理知识在生活中的应用方式,通过典型例子阐述运用物理知识能改变我们的生活。
[关键词]电磁学;力学;杠杆原理;受力分析
中图分类号:S471 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)02-0107-01
物理科学作为自然科学的重要分支,也是一门历史悠久的自然学科,不仅对物质文明的进步和人类对自然界认识的深化起了重要的推动作用,而且对人类的思维发展也产生了不可或缺的影响。随着社会的进步,科技的发展,物理学的运用已渗入到人类生活的各个领域。
1 电磁学在生活和工作中的应用
电磁起重机利用低电压低电流来控制高电压高电流的电路,利用电磁原理搬运钢铁物品的机器。电磁起重机的主要部分是电磁铁。接通电流,电磁铁产生磁性把钢铁物品牢牢吸住,吊运到指定的位置。切断电流,磁性消失,钢铁物品就放下来了。电磁起重机使用十分方便,可以应用在钢的吊运、废钢铁回收部门和炼钢车间等。电磁吸盘是用来吊运具有导磁性的黑色金属及其制品。电磁吸盘主要由金属壳体和缠绕在铁芯的线圈所构成,用挠性电缆将直流电输送给线圈绕组,挠性电缆圈绕在起重机上的电缆卷筒上。采用电磁吸盘作取物装置可以大大缩短钢铁料及其制品的装卸时间,并可减轻装卸人员的劳动强度,所以在冶金机构工厂、冶金专用码头及铁路货场电磁吸盘应用广泛。
利用电磁铁来搬运钢铁材料的设备叫做电磁起重机。起重机工作时,只要电磁铁线圈里电流不停,被吸起的重物就不会落下,看不见的磁力比坚固的吊链更可靠。但如果因某种原因断了电,磁性消失,吊物失落。就会造成事故,因而有的生产电磁起重机上装有停电保磁系统,如果运送的重物提起掉电时,蓄电池存储电延长使用防止吊物投入然诗词突然失磁落下来而造成事故的危险。电磁线圈不能搬运灼热的铁块,一般起吊温度为200度以下的钢材,当温度在500度时,电磁吸盘的起重能力就会下降50%左右,当温度为700度时,电磁吸盘没有起重能力。因为超过600度高温的钢铁磁性能很弱甚至消失。因此钢铁厂使用电磁铁会严格限制被吊运钢件的温度。大的电磁起重机,能提起近百吨重物。
电磁铁通过里面的线圈的电流产生磁性,线圈的金属导电性各不相同,也就有了生产电磁铁的绕组的不同线圈,通常我国钢铁企业选用的电磁铁有铜线圈、铝线圈、铝箔线圈,若按同样数量的线圈产生磁性大小看,铜线绕组要优于铝线、铝箔线圈。但若按电磁铁重量比较铜线绕组的电磁铁自重要重于其他两种,从制造成本考虑当然铜线圈要高于其他两种。这就根据不同作业限制需要考虑材料选用。
2 动、定滑轮在生活中的应用
天安门国旗班的战士们每天清晨都要举行升旗仪式。主要用的就是定滑轮及其工作特点:根据定滑轮的不省力、不费力,能改变力的方向;升旗时,用力向下拉绳子,国旗向上升;从而用定滑轮便能实现升旗的需要;所以升旗装置中的定滑轮起到了改变用力的方向的作用。
家里装修房子往高层上运送材料,利用的就是动滑轮的工作原理动滑轮省1/2力多费1倍距离,而且仅限于竖直向上用力时,用力倾斜的角度越大,用的力越多,所以可以将一些重的较重的装修材料通过滑轮装置用最省力的办法运到指定的位置。
3 杠杆原理在生活中的运用
3.1 以脚踏式垃圾桶的制造原理为例:
盖子是绕着盖子与桶结合的轴转动的,这个轴就是支点。有一根金属向上顶盖子,这个力使盖子打开,所以被定为动力,而顶开时遇到的阻力来自盖子的重力。动力和阻力都是盖子受到了,而不是盖子对别的物体作用的力。脚踏的力是动力,踏的那根垃圾桶底下的金属棒,也是绕着一根轴转动的,这根轴是支点,金属棒另一端负责向上顶盖子的,盖子向下压金属棒,所以这才是阻力,这就是一个简单的杠杆原理在生活中的运用。
3.2 剪东西生活中的例子
如果我们分别用花剪(刀刃比较短)和洋裁剪刀(刀刃比较长)剪纸板时花剪较省力但是费时;而洋裁剪则费力但是省时。
3.2.1 剪较硬物体
要用较大的力才能剪开硬的物体,这说明阻力较大。用动力臂较长、阻力臂较短的剪刀。
3.2.2 剪紙或布
用较小的力就能剪开纸或布之类较软的物体,这说明阻力较小,同时为了加快剪切速度,刀口要比较长。用动力臂较短、阻力臂较长的剪刀。
3.2.3 剪树枝
修剪树枝时,一方面树枝较硬,这就要求剪刀的动力臂要长、阻力臂要短;另一方面,为了加快修剪速度,剪切整齐,要求剪刀刀口要长。用动力臂较长、阻力臂较短,同时刀口较长的剪刀。
所以说,杠杆是生活中不可缺少,又很奇妙的。通过了解杠杆原理,我们能够使生活中的很多困难的事变得简单。
4 物理知识在未来生活中的畅想
4.1 家庭中洗衣机的用水量大,为了节水,要在保证洗干净衣服的前提下尽可能的节约用水。试想方案如下:
4.1.1 将洗衣机做成倾斜的,这种倾斜的造型并不是为了美观或标新立异,10度的斜面设计,倾斜了10度后,它的水位就相对加深了,能达到较大水量的洗涤效果。所以它省水。
4.1.2 常规洗衣机,均通过波轮或滚筒的反复旋转,扰动水流,使衣物移动发生相对摩擦等机械方式来完成。这需用很多洗涤剂,耗水、耗电量大,也同样污染环境。另外衣物易缠绕,对品质好的衣物且易磨损,洗涤效果不理想。如果利用超声波原理在洗衣机内部装有超声波高频振荡器,从而产生高频振荡波,使水流及衣物间产生大量微小气泡,利用气泡破裂时产生的气压冲击波,使污垢与衣物彻底分离,自动完成洗涤工况,可不用或少用洗涤剂,减少洗涤剂的化学环境污染,也节水30%以上,节约水资源,洗涤效果很好。
4.2 除了洗衣机,坐便器也是家庭中的用水大户,用水量大约占居民用水量的35%左右,一个三口之家一个月就要冲掉3千多升水。
4.2.1 我们可以考虑在坐便器的水箱中注水的同时存积部分空气,利用供水管道中的压力来压缩内部积攒的空气,再推动水以较高的速度流入便盆。水冲力大,所以能节约水。
4.2.2 淋浴器节水的设想:根据人体的自重采用脚踏式开关的形式,人需要用水时脚站到上面,通过自重压力打开通水的阀门,然后实现淋浴,不需要水的时候,人离开阀门,水自动关闭。这样随时开闭起到了节水的作用。
4.3 另外现代的人群对公共区域的卫生更加讲究,住宾馆时毛巾的卫生程度已经越来越受大家的关注,设想在宾馆中洗澡后不再直接用毛巾擦洗,而是设计一个类似烘干手的原理,人站在前面能够通过红外线传感扫描到人体的体温后自动加热吹风,然后实现快速烘干,避免了毛巾消毒不彻底带来的卫生问题。
物理知识在现实生活中的运用确实很多。只要我们勤于观察。不断思考,开创思维。加以运用。我们的世界会变得更加便捷,环保,美好。
参考文献
[1] 徐灏.机械设计手册[M].机械工业出版社,2000.
[2] 秦允豪.普通物理学教程,热学[M].高等教育出版社,2011.
[3] 楼鸿棣,邹慧君.高等机械原理[M].高等教育出版社,1990.
[关键词]电磁学;力学;杠杆原理;受力分析
中图分类号:S471 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)02-0107-01
物理科学作为自然科学的重要分支,也是一门历史悠久的自然学科,不仅对物质文明的进步和人类对自然界认识的深化起了重要的推动作用,而且对人类的思维发展也产生了不可或缺的影响。随着社会的进步,科技的发展,物理学的运用已渗入到人类生活的各个领域。
1 电磁学在生活和工作中的应用
电磁起重机利用低电压低电流来控制高电压高电流的电路,利用电磁原理搬运钢铁物品的机器。电磁起重机的主要部分是电磁铁。接通电流,电磁铁产生磁性把钢铁物品牢牢吸住,吊运到指定的位置。切断电流,磁性消失,钢铁物品就放下来了。电磁起重机使用十分方便,可以应用在钢的吊运、废钢铁回收部门和炼钢车间等。电磁吸盘是用来吊运具有导磁性的黑色金属及其制品。电磁吸盘主要由金属壳体和缠绕在铁芯的线圈所构成,用挠性电缆将直流电输送给线圈绕组,挠性电缆圈绕在起重机上的电缆卷筒上。采用电磁吸盘作取物装置可以大大缩短钢铁料及其制品的装卸时间,并可减轻装卸人员的劳动强度,所以在冶金机构工厂、冶金专用码头及铁路货场电磁吸盘应用广泛。
利用电磁铁来搬运钢铁材料的设备叫做电磁起重机。起重机工作时,只要电磁铁线圈里电流不停,被吸起的重物就不会落下,看不见的磁力比坚固的吊链更可靠。但如果因某种原因断了电,磁性消失,吊物失落。就会造成事故,因而有的生产电磁起重机上装有停电保磁系统,如果运送的重物提起掉电时,蓄电池存储电延长使用防止吊物投入然诗词突然失磁落下来而造成事故的危险。电磁线圈不能搬运灼热的铁块,一般起吊温度为200度以下的钢材,当温度在500度时,电磁吸盘的起重能力就会下降50%左右,当温度为700度时,电磁吸盘没有起重能力。因为超过600度高温的钢铁磁性能很弱甚至消失。因此钢铁厂使用电磁铁会严格限制被吊运钢件的温度。大的电磁起重机,能提起近百吨重物。
电磁铁通过里面的线圈的电流产生磁性,线圈的金属导电性各不相同,也就有了生产电磁铁的绕组的不同线圈,通常我国钢铁企业选用的电磁铁有铜线圈、铝线圈、铝箔线圈,若按同样数量的线圈产生磁性大小看,铜线绕组要优于铝线、铝箔线圈。但若按电磁铁重量比较铜线绕组的电磁铁自重要重于其他两种,从制造成本考虑当然铜线圈要高于其他两种。这就根据不同作业限制需要考虑材料选用。
2 动、定滑轮在生活中的应用
天安门国旗班的战士们每天清晨都要举行升旗仪式。主要用的就是定滑轮及其工作特点:根据定滑轮的不省力、不费力,能改变力的方向;升旗时,用力向下拉绳子,国旗向上升;从而用定滑轮便能实现升旗的需要;所以升旗装置中的定滑轮起到了改变用力的方向的作用。
家里装修房子往高层上运送材料,利用的就是动滑轮的工作原理动滑轮省1/2力多费1倍距离,而且仅限于竖直向上用力时,用力倾斜的角度越大,用的力越多,所以可以将一些重的较重的装修材料通过滑轮装置用最省力的办法运到指定的位置。
3 杠杆原理在生活中的运用
3.1 以脚踏式垃圾桶的制造原理为例:
盖子是绕着盖子与桶结合的轴转动的,这个轴就是支点。有一根金属向上顶盖子,这个力使盖子打开,所以被定为动力,而顶开时遇到的阻力来自盖子的重力。动力和阻力都是盖子受到了,而不是盖子对别的物体作用的力。脚踏的力是动力,踏的那根垃圾桶底下的金属棒,也是绕着一根轴转动的,这根轴是支点,金属棒另一端负责向上顶盖子的,盖子向下压金属棒,所以这才是阻力,这就是一个简单的杠杆原理在生活中的运用。
3.2 剪东西生活中的例子
如果我们分别用花剪(刀刃比较短)和洋裁剪刀(刀刃比较长)剪纸板时花剪较省力但是费时;而洋裁剪则费力但是省时。
3.2.1 剪较硬物体
要用较大的力才能剪开硬的物体,这说明阻力较大。用动力臂较长、阻力臂较短的剪刀。
3.2.2 剪紙或布
用较小的力就能剪开纸或布之类较软的物体,这说明阻力较小,同时为了加快剪切速度,刀口要比较长。用动力臂较短、阻力臂较长的剪刀。
3.2.3 剪树枝
修剪树枝时,一方面树枝较硬,这就要求剪刀的动力臂要长、阻力臂要短;另一方面,为了加快修剪速度,剪切整齐,要求剪刀刀口要长。用动力臂较长、阻力臂较短,同时刀口较长的剪刀。
所以说,杠杆是生活中不可缺少,又很奇妙的。通过了解杠杆原理,我们能够使生活中的很多困难的事变得简单。
4 物理知识在未来生活中的畅想
4.1 家庭中洗衣机的用水量大,为了节水,要在保证洗干净衣服的前提下尽可能的节约用水。试想方案如下:
4.1.1 将洗衣机做成倾斜的,这种倾斜的造型并不是为了美观或标新立异,10度的斜面设计,倾斜了10度后,它的水位就相对加深了,能达到较大水量的洗涤效果。所以它省水。
4.1.2 常规洗衣机,均通过波轮或滚筒的反复旋转,扰动水流,使衣物移动发生相对摩擦等机械方式来完成。这需用很多洗涤剂,耗水、耗电量大,也同样污染环境。另外衣物易缠绕,对品质好的衣物且易磨损,洗涤效果不理想。如果利用超声波原理在洗衣机内部装有超声波高频振荡器,从而产生高频振荡波,使水流及衣物间产生大量微小气泡,利用气泡破裂时产生的气压冲击波,使污垢与衣物彻底分离,自动完成洗涤工况,可不用或少用洗涤剂,减少洗涤剂的化学环境污染,也节水30%以上,节约水资源,洗涤效果很好。
4.2 除了洗衣机,坐便器也是家庭中的用水大户,用水量大约占居民用水量的35%左右,一个三口之家一个月就要冲掉3千多升水。
4.2.1 我们可以考虑在坐便器的水箱中注水的同时存积部分空气,利用供水管道中的压力来压缩内部积攒的空气,再推动水以较高的速度流入便盆。水冲力大,所以能节约水。
4.2.2 淋浴器节水的设想:根据人体的自重采用脚踏式开关的形式,人需要用水时脚站到上面,通过自重压力打开通水的阀门,然后实现淋浴,不需要水的时候,人离开阀门,水自动关闭。这样随时开闭起到了节水的作用。
4.3 另外现代的人群对公共区域的卫生更加讲究,住宾馆时毛巾的卫生程度已经越来越受大家的关注,设想在宾馆中洗澡后不再直接用毛巾擦洗,而是设计一个类似烘干手的原理,人站在前面能够通过红外线传感扫描到人体的体温后自动加热吹风,然后实现快速烘干,避免了毛巾消毒不彻底带来的卫生问题。
物理知识在现实生活中的运用确实很多。只要我们勤于观察。不断思考,开创思维。加以运用。我们的世界会变得更加便捷,环保,美好。
参考文献
[1] 徐灏.机械设计手册[M].机械工业出版社,2000.
[2] 秦允豪.普通物理学教程,热学[M].高等教育出版社,2011.
[3] 楼鸿棣,邹慧君.高等机械原理[M].高等教育出版社,1990.