树与材料力学摘要：本文对树的部分结构进行分析，探究其中蕴含的材料力学知识，对其结构做出合理的解释。关键词：树材料力学剪力弯矩引言：材料力学是以建立强度条件、刚度条件和稳定性条件为主要目的的科学。1638年伽利略《关于力学和局部运动的两门新科学的对话和数学证明》—书发表，材料力学作为一门独立学科登上历史舞台。时光荏苒，伴随着几百年时光的消逝，材料力学也发展到了较为成熟的阶段。当代世界有很多材料力学的专家，而早在材料力学诞生以前，就有一个专家凭着高超的材料力学功底于千百年间岿然不动，向人们展示着自己的风姿。他便是自然界最平凡又最伟大的树。树是普通的，他有的只是粗糙的枝干和弯曲的身材，常常被人们忽视。学习了材料力学，我突然发现原来树是这么的美丽，他用力学构建自己的身体，把力学的美发挥得淋漓尽致。一棵树可以抵挡风暴的侵袭，可以承受雨雪的冲击，以其精妙的结构对抗自然界的各种不利因素。从材料力学的方面来看，一棵树是一位资深的材料力学专家，他成功地将材料力学应用到了自己的生活中。本文从其结构入手，探究树的力学素养。正文：树的种类是很多的，如妖娆的柳树，如挺拔的松树，如巍峨的杨树。他们的样貌千差万别却又有着很多共同点。树木从根本上来说是相似的，他们都有着粗壮的主干，弯曲且错综复杂的枝干和蔓延着的根。枝干是树较为脆弱的部分，它的形成渗透着很多材料力学的知识仔细观察树，不难发现大部分树的枝干是可以简化为如下图（a）所示的悬臂梁的,而不能简化为如图（b）和（c）所示的悬臂梁。（a）（b）（c）设杆的长度为，为比较三种情况的受力，画出剪力图如下。其中由剪力图可知，同其他情况相比，树木选择的结构使枝干上受到的剪力大大减小。为比较三个图所对应的最大弯矩，画出弯矩图如下。其中由此可见，树木用自己在漫长时间中积累的知识选择了最优的结构，在载荷一定的情况下得到了最小的弯矩，减轻了自身的负担。记得小时候常在作文里写上这么一句话：“成熟的果实压弯了枝头”。那时后偶尔会想：为什么是压弯，而不是压折或是压垮呢？学习了材料力学后，我重新思考这句话的含义，明白了其中的道理，情不自禁地对树木产生敬意。大自然是在不断变化着的，果树上果实的重量也是不断变化着的，但是没有一棵树被自己果实的重量压垮。这在体现大自然奥妙的同时也充分体现了树木具有丰富的力学知识。材料力学的知识告诉我们：对于一般杆件，弯矩对其强度的影响作用要大于剪力，因此校核杆件强度时应主要考虑弯矩，因此枝干会先被压弯而不是压折。从上面的弯矩图我们可以得知，枝干同主干连接的部分受到得弯矩是最大的，这一部分是最危险的。观察可得树的枝干粗细不是处处相等的，越靠近主干的部分越粗壮。这一形状与“鱼腹梁”类似，确保了枝干的强度。树的枝干并不是笔直的，而是向上弯曲的，这是因为与笔直的形状相比，向上弯曲的形状能增强枝干抵抗变形的能力。就这样，树保证了自己的枝干不会被压垮。结论：树的结构与材料力学紧密相连，能在大自然的考验下生存并且繁荣生长的树木也是材料力学的专家，他门用知识武装自己，在时间的洪流中展示着材料力学的魅力。