2021年3月26日下午3点,“科学、哲学与人生”研讨课2.0版第六讲——“力学的力量”在四川大学江安校区玉章书院大礼堂顺利举行。本次研讨课由四川大学建筑与环境学院党委书记、博士生导师、工程力学专业负责人蒋文涛教授主讲。蒋文涛教授长期从事工程力学研究,特别是生物力学理论及其应用研究,科研成果丰硕,教学经验丰富。
在开讲之前,蒋教授播放了一段动画视频,记录了心脏跳动的过程,并借此开始向同学们讲述生活中的力学。蒋教授为同学们准备了许多贴近生活的视频:一些记录了人类不会利用力学原理而产生滑稽场面的例子,引得现场一片笑声;一些记录了工业中巧妙运用力学原理从而事半功倍的场景,使人啧啧称奇。蒋教授表示,如果现实生活缺少力学,很多现象将无以为继。

图1 蒋教授引入本次研讨课主题
接着,蒋教授举了几个简单的例子,形象生动地向同学们展示了力学的奇妙之处。
首先,蒋教授从流体力学的角度分析了高尔夫球外形的演变过程。因为球体表面的凹坑能够在球飞行过程中产生空气扰动,减少气流通过其表面之后产生的反向吸力,因此高尔夫球从早期光滑的球体变成如今布满小坑的形态。
随后,蒋教授向同学们说明自然界中鲨鱼皮的内部构造对人类改良泳衣也有着重要启发。人们发现鲨鱼皮表面的细小突起会减少游泳过程中的阻力,因此效仿制造了鲨鱼皮泳衣。如今游泳运动员穿上这种泳衣,速度可提高3%-7.5%。此外,人类对啄木鸟的研究同样启发了人们对头盔的重新设计,使头盔对人的保护作用大大提高。由此,蒋教授指出,力学理论的发展使我们生活的方方面面都有极大的进步。

图2 蒋教授向大家介绍鲨鱼皮泳衣

图3 蒋教授为同学们介绍目前研究成果
在建筑中,蒋教授指出越美的建筑对力学支撑的要求就越苛刻。比如北京鸟巢,广州小蛮腰和湖州月亮酒店,都凝结了建筑师们大量的心血。而建筑如果缺少了力学基础作为保障,将会发生坍塌等事故,造成财产损失和生命威胁。在医疗中,蒋教授表示,力学在现代医学治疗中的应用非常广泛。由专业人士设计的血管支架可以扩展狭窄血管,治疗许多心血管疾病;力学在假肢设计中的应用可以极大地帮助残障人士,使他们的生活重归正常。这些均是现在医学的前沿研究领域,对人类的发展具有重大意义。在航空航天中,蒋教授指出航空航天其实是中国力学发展的最初动力。为了增强国防实力,许多力学研究者们前仆后继地投入实验,完成一项项浩大的工程。蒋教授说,如果没有力学的发展,就不会有如今导弹的发射、战斗机的翱翔、火箭的升空和其他先进武器的诞生。

图4 力学与建筑

图5 力学与医疗
最后,蒋教授向我们展示了许多与力学相关的黑科技,包括无人机、自平衡自行车、智能机器人等,都是我国科研领域宝贵的财富。书院各专业的同学们在今天的研讨课中一定收获颇丰,不仅掌握了很多力学在生活中应用的小知识,更了解了力学前沿研究动态和成果。研讨课在一片掌声中圆满结束。
主持人:缪天晴
文案:陈笑雨
图片:庞朝宁
责编:江杨