力作用在刚体上的效应

weixin

　　今天这个厉害了，树挪死，人挪活。什么东西搬来移去的，小编是第一次听说有“挪”建筑物的，而且还不止施行过一两次。恕小编孤陋寡闻了。大家随小编一起来见识一下这天秀的操作。

　　上海七大“平移奇迹"之一

　　上粮一站(福新第三面粉厂)：漂亮“转身”——顺时针旋转16°

　　平移时间：2009年
　　重量：2000多吨
　　平移距离：50米

　　继2003年上海音乐厅平移成功后，上海又一次对老建筑实施大平移。矗立于苏州河畔的原上海市第一粮食采购供应站主楼(原为福新面粉三厂办公楼)向西移动了10米，工程平移总长50米，到位后再顺时针旋转16度，施工规模仅次于音乐厅平移。

　　和当初上海音乐厅平移有所不同的是，此次平移还存在另外一个最大难点——建筑物到位后要顺时针旋转16度，此举是为了到达新址后的老建筑能够令外界的观赏视角度达到最佳。为使平移后能漂亮“转身”，平移滑道还要加宽，建筑物角上还得安装多个旋转轴，对建筑物实行“前拉后推”，使建筑物得以顺时针旋转。

　　福新面粉三厂办公楼由荣氏家族开建于1916年，为欧洲古典建筑样式，迄今约有90多年历史，被建筑专家称为“上海民族工业起源和发展的标本”。由于苏州河畔的光复西路需要拓宽，而该历史建筑正好位于拓宽工程实施范围内，同时又过于靠近西康路桥而被桥遮挡，令对岸的人们未能完整看到最具历史感的南立面全貌，此次平移完成后，该建筑将更醒目地矗立在苏州河畔。

　　——以上摘自东方网上海频道滚动新闻《玉佛寺大雄宝殿平移 图说上海7大平移"奇迹"》正文

　　可能上述福新面粉三厂平移还不够震撼，于2017年9月2日动工的玉佛寺大雄宝殿平移工程，历时7天2夜，向北方向平移30.66米。

　　图片来源：https://dwz.cn/McpaUU3p

　　小学堂

力作用在刚体的效应

       诸如这些挪建构物的例子，很多人都理解为推箱子或者推桌子，这不正是力作用在刚体上的力效应的体现吗?例如上海音乐厅平移就像是推箱子。他们都是怎么做到的呢?

　　什么是做作用在刚体上的力的效应，大家可以想象一下，假如有一个圆盘，力作用在这个圆盘上，那么会使圆盘产生一个什么样的运动状态的改变?

　　比如说作用力作用这一点上，力的方向沿着通过圆盘质心，力作用以后，这个圆盘会发生什么样的运动呢?圆盘(就像我这个黑板擦一样，我这样地给它一个力，这个黑板擦正好通过它的质心)会有这样一个平移，所以产生的圆盘运动称为平移。

　　前提条件是力的作用方向沿水平方向通过圆盘的质心，通过了质心所以刚体就会发生平移运动，平移到下一个位置。

　　圆盘俯视图

　　同样是这个圆盘，如果给它的力作用点在B点位置，力的大小和方向均保持不变。但是力的作用点是B点位置以后，大家可以想象这个圆盘，会发生一个什么样的情况呢?大家可以想到的，这样一个力作用到圆盘的B点后，它是不是既可能往前走，同时有可能会有这样一个转动。

　　所以我们说在这样的力的作用下，不但有原来的平移，同时有可能增加了一个转动，所以作用在刚体上的这个力对这个刚体的运动状态的改变，最重要的效应就会产生两个东西——平移加转动。所以这个力作用在刚体上的效应会有两个，一个是平移，一个是转动。

　　刚体的基本运动定义
　　  · 刚体的平行移动：刚体上，任一直线保持与自身原位置平行的刚体运动。

　　  · 刚体的定轴转动：刚体上(或其延伸)有一条直线保持不动的刚体运动，这条固定的直线称为转轴。

　　  · 刚体的平面运动：刚体上各点到某固定平面的距离保持不变的刚体运动，(刚体平面运动可分解为平动和转动)。

　　 · 刚体的定点运动：如刚体内(或其延伸)有唯一固定点的刚体运动，这时刚体上除固定点以外的所有点，分别在以该固定点为中心的同心球面上运动。

　　参考资料：
　　杜庆华— —《工程力学手册》

　　来源：力学趣话微信公众号