什么是“力”？

在浙大工程力學(xué)強(qiáng)基實(shí)驗(yàn)室

力通過(guò)道具

以一種能被看見的方式

表現(xiàn)了出來(lái)

這段由浙江大學(xué)團(tuán)委打造的視頻《看得見摸得著的“力”》，是“我的學(xué)科有故事”系列視頻之一�！拔业膶W(xué)科有故事”聚焦學(xué)校各大學(xué)科故事，從歷史傳承、文化涵育、奮斗創(chuàng)新等角度進(jìn)行講述，以求從小切口切入促進(jìn)學(xué)科思政模式創(chuàng)新。該系列視頻得到中科協(xié)學(xué)風(fēng)建設(shè)資助計(jì)劃的立項(xiàng)支持。

認(rèn)識(shí)學(xué)科、走進(jìn)學(xué)科、熱愛學(xué)科、投身學(xué)科，從聆聽學(xué)科故事開始；師者仁心、傳道授業(yè)，追求真理、科研報(bào)國(guó)，一代代浙大人勇攀學(xué)科高峰，鑄就民族脊梁。今天，讓我們一起走近這些有趣的設(shè)備背后的學(xué)科——力學(xué)，一起去看看力學(xué)奧秘背后的故事。

從力學(xué)到魔術(shù)，用道具呈現(xiàn)“力”

當(dāng)聽到“力是什么”的問(wèn)題時(shí)，同學(xué)們或許會(huì)回答是公式、是概念，是不可捉摸的東西。

但是在浙大工程力學(xué)強(qiáng)基實(shí)驗(yàn)室里，看似高深的力學(xué)奧秘，都能通過(guò)“看得見、摸得著”的方式呈現(xiàn)出來(lái)。

在浙大工程力學(xué)強(qiáng)基實(shí)驗(yàn)室里，我們可以見識(shí)到100種以上的力學(xué)概念、真實(shí)實(shí)驗(yàn)和模擬演示等。通過(guò)實(shí)驗(yàn)盒不對(duì)稱沖擊使骰子轉(zhuǎn)動(dòng)90°，可以讓骰子想變哪個(gè)數(shù)字就變哪個(gè)數(shù)字；通過(guò)“理論力學(xué)多功能試驗(yàn)臺(tái)”，可以告訴我們虎門懸索大橋發(fā)生異常振動(dòng)的原因在哪里……

這些教具，主要出自浙江大學(xué)航空航天學(xué)院教授莊表中老師之手，他在退休前，一直在浙江大學(xué)力學(xué)系任教，從事基礎(chǔ)力學(xué)的教學(xué)與科研工作。2008年，莊老師偶然在電視上看到魔術(shù)師表演鋼環(huán)魔術(shù)，他迅速看穿了背后的力學(xué)原理，也敏銳覺察到借由魔術(shù)和道具講授力學(xué)原理的意義。

隨后，莊老師自制了魔術(shù)道具并對(duì)此進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究，相關(guān)論文發(fā)表在力學(xué)雜志《力學(xué)與實(shí)踐》上，并由此開始教學(xué)實(shí)踐。莊老師在大學(xué)課堂、科普講座中借助魔術(shù)化抽象為形象，使深?yuàn)W的力學(xué)理論變得通俗易懂；他每年跑幾趟義烏小商品市場(chǎng)，淘一些體現(xiàn)力學(xué)原理的新玩具，給老師和學(xué)生當(dāng)教具；他自制獨(dú)有教具，如啄木鳥模型等；他與青年教師共同錄制實(shí)驗(yàn)課程慕課，將教育理念和成果分享給更多人。

有趣背后，是一群人負(fù)重前行

強(qiáng)基實(shí)驗(yàn)室里不僅有儀器設(shè)備，還有浙大力學(xué)系的歷史。這里有莊表中老師剛剛留校做助教時(shí)為練習(xí)基本功所做的兩千多道理論力學(xué)和材料力學(xué)的學(xué)習(xí)題卡片，還有60年代老師們使用的各種力學(xué)教具。它們像一部中國(guó)力學(xué)人前行的史詩(shī)，和周邊愈漸高科技的設(shè)備相互映襯。

為了讓同學(xué)們更好地理解力學(xué)知識(shí)，在一代代老師們的共同努力下，浙大教師先后出版形成精品教材《材料力學(xué)》《材料力學(xué)》《簡(jiǎn)明材料力學(xué)》《材料力學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)書》及《材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)》《理論力學(xué)》等，均升級(jí)為有二維碼可看微視頻的新型態(tài)教材。隨著科學(xué)發(fā)展不斷更新，增加了如懸仃、負(fù)泊松比、零剛度等的新概念和新實(shí)例，這些教材成果先后得過(guò)國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)四次，為我國(guó)力學(xué)教育事業(yè)作出應(yīng)有貢獻(xiàn)。

莊表中老師表示：“浙江大學(xué)和教育部批準(zhǔn)成立十個(gè)專業(yè)的強(qiáng)基班，其中工程力學(xué)強(qiáng)基班是其中的一個(gè)。這個(gè)強(qiáng)基班培養(yǎng)學(xué)生主要是加強(qiáng)基礎(chǔ)，有助于培養(yǎng)拔尖人才，對(duì)我們航空航天學(xué)院的力學(xué)系、航空系都有立德樹人的幫助。這個(gè)強(qiáng)基計(jì)劃和拔尖人才計(jì)劃，已經(jīng)納入到了教育部的一流人才培養(yǎng)計(jì)劃，我們的學(xué)生在這個(gè)計(jì)劃實(shí)施之后，更有助于施展自己的才華，為國(guó)家、為社會(huì)作出更大的貢獻(xiàn)�！�

強(qiáng)師鑄魂，力學(xué)為基。教具教材的背后，是優(yōu)良學(xué)風(fēng)教風(fēng)的接續(xù)傳承。

在繼往開來(lái)中共建寶藏學(xué)科

工程力學(xué)是一個(gè)真正“寬口徑、厚基礎(chǔ)”的專業(yè)，本科期間打下的扎實(shí)的數(shù)學(xué)物理和力學(xué)基礎(chǔ)，對(duì)我們終生受益。力學(xué)作為工程科學(xué)的支撐，畢業(yè)的學(xué)生在幾乎所有工程領(lǐng)域都有用武之地。“基礎(chǔ)扎實(shí)”是很多用人單位對(duì)我們專業(yè)畢業(yè)生的最多評(píng)價(jià)。

當(dāng)前我們國(guó)家正在大力倡導(dǎo)創(chuàng)新型社會(huì)建設(shè)，在工程科學(xué)領(lǐng)域，力學(xué)的理論和方法是推動(dòng)原始創(chuàng)新的主要源泉。比如浙江大學(xué)工程力學(xué)專業(yè)重點(diǎn)發(fā)展的軟體機(jī)器人、柔性電子等前沿方向，就是由力學(xué)主導(dǎo)的多學(xué)科交叉領(lǐng)域:基于力學(xué)機(jī)理，實(shí)現(xiàn)新型可拉伸材料設(shè)計(jì);通過(guò)變形與功能耦合，實(shí)現(xiàn)新型結(jié)構(gòu)和器件的設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化。力學(xué)幾乎可以與所有的理工類學(xué)科交叉，它的基礎(chǔ)與支撐作用愈發(fā)明顯。

——曲紹興教授

力學(xué)是一門古老的基礎(chǔ)學(xué)科，最吸引我的是它的包羅萬(wàn)象和無(wú)處不在。力學(xué)學(xué)科研究的對(duì)象可以大到宇宙和天體，也可以小到分子和原子。力學(xué)研究的內(nèi)容可以涉及從宏觀到微觀的多個(gè)尺度上的物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和變化規(guī)律。在長(zhǎng)期的科研工作過(guò)程中，我也深深地感受到力學(xué)學(xué)科與其他學(xué)科，如材料、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)和信息等的交叉和融合正在變得越來(lái)越密切和廣泛。如何更好地發(fā)揮力學(xué)學(xué)科包羅萬(wàn)象的巨大優(yōu)勢(shì)，推進(jìn)學(xué)科交叉和學(xué)科互補(bǔ)，是力學(xué)學(xué)科煥發(fā)新生的關(guān)鍵，也值得每一位力學(xué)工作者認(rèn)真思考。

——2004級(jí)本科生周昊飛

(現(xiàn)為學(xué)�！鞍偃擞�(jì)劃”研究員)

力學(xué)是一門探索物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和變形規(guī)律的基礎(chǔ)學(xué)科，力學(xué)專業(yè)非常適合有志于未來(lái)進(jìn)行研究和研發(fā)工作的同學(xué)學(xué)習(xí)。力學(xué)有非常廣泛的應(yīng)用，它的應(yīng)用呈現(xiàn)出多層次、多尺度的特點(diǎn)。比如，力學(xué)可以應(yīng)用到天體、地殼、潮汐運(yùn)動(dòng)等大尺度的領(lǐng)域，也可以應(yīng)用到載人航天、機(jī)械制造、道路橋梁等領(lǐng)域，也可以應(yīng)用到細(xì)胞力學(xué)、材料結(jié)構(gòu)等微觀領(lǐng)域。

我的本科專業(yè)是工程力學(xué)，碩士和博士研究生的專業(yè)是固體力學(xué)。我在本科期間先學(xué)習(xí)了許多數(shù)學(xué)和物理課程，然后學(xué)習(xí)了理論力學(xué)、材料力學(xué)等課程，高年級(jí)的時(shí)候?qū)W習(xí)了流體力學(xué)、彈性力學(xué)、塑性力學(xué)、板殼理論等力學(xué)課程。讀研究生期間，我開始進(jìn)行生物力學(xué)的研究。雖然之前學(xué)習(xí)的生物知識(shí)不多，但是我的研究目前進(jìn)展比較順利，因?yàn)槲以诒究破陂g打下的良好基礎(chǔ)使得我能夠較快地掌握新的知識(shí)，并運(yùn)用力學(xué)這個(gè)工具來(lái)為研究服務(wù)。

我認(rèn)為力學(xué)學(xué)科是很美的，它的思想完全是用嚴(yán)謹(jǐn)而有邏輯的數(shù)學(xué)語(yǔ)言來(lái)表述的，它是概括和具體、歸納和演繹之美的結(jié)合。

——2015級(jí)博士生陳笑風(fēng)

在航空航天學(xué)院

一起看見“力”學(xué)

文章來(lái)源：微信公眾號(hào)“浙江大學(xué)”

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