有哪些经典的力学现象和原理？ 第1页

当年学理论力学的时候，一道例题给我的印象很深，很多年过去仍然感觉挺有意思的，不过称不上特别经典或者叹为观止，相信很多工科生上课也都学过了。简单分享一下。

烟囱从底部爆破，在向一侧倒塌过程中，有时候并不是完整地砸向地面，而是中间会断裂，这显然不是爆破冲击作用导致的，否则会一开始就出现破坏，而不是转到一定角度再破坏。

理论力学在动静法时讲过这样的工程实例，我们来看看力学分析过程：

烟囱质量为m，长为l，密度为ρ，当转过θ时，角速度为ω，角加速度为α，产生惯性力矩 。

首先根据力矩平衡求出角加速度和角速度

得

然后计算内力

烟囱内惯性力和重力都是分布力，

重力是均布力

而惯性力分为

径向的离心力

法向惯性力

所以根据动静法

动弯矩

动轴力

这是一个轴向拉伸与弯曲的组合变形形式，对于烟囱内的材料，主要考虑拉应力引起的破坏，所以要找弯矩最大值的位置，即

轴力也会有影响，轴力前期受压，后期受拉，成抛物线形分布，最大值位置

即轴力最大值位置随角度变化而变化，从x=0移动到x=l处不等

也就是说，弯矩和轴力的分布情况是这样的：

根据拉弯组合的强度条件

基本可以判断，发生破坏的位置就在总高度的1/3处附近或偏上一些，烟囱会在底侧发生断裂。

百度一下「烟囱倒塌」就能看到很多图片：

真实的烟囱形状，空气阻力影响，都没有考虑，轴力随角度具体变化规律，我也没有详细展开，具体的断裂位置、断裂角度都需要更多的参数和计算，其实当年课堂上老师连轴力都没提，只对弯矩求导找到最大值位置就完了，毕竟理论力学还没学到有材料破坏相关的内容。

没有理论力学或材料力学基础的同学可以看看我的另外两篇科普回答，一篇关于弯矩

一篇关于惯性力