力學(xué)中的自鎖現(xiàn)象及應(yīng)用

1、1力學(xué)中的自鎖現(xiàn)象及應(yīng)用力學(xué)中的自鎖現(xiàn)象及應(yīng)用摘要自鎖現(xiàn)象是力學(xué)中的特殊現(xiàn)象，在生活和工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中應(yīng)用廣泛，論文對力學(xué)自鎖現(xiàn)象的定義、產(chǎn)生原因及生活工程中的實際應(yīng)用進行了總結(jié)和研究，了解了自鎖現(xiàn)象產(chǎn)生的機理和生活中常見自鎖現(xiàn)象的實質(zhì)，明確了自鎖現(xiàn)象是高技術(shù)機械的基礎(chǔ)利用自鎖原理可以設(shè)計一些機巧的機械、自鎖現(xiàn)象有利有弊，破壞了自鎖條件即可解除不需要的自鎖及利用自鎖原理設(shè)計的機械能夠解決很多實際問題。通過對力學(xué)自鎖現(xiàn)象的研究和應(yīng)用分析，深入

2、的了解力學(xué)中的自鎖現(xiàn)象，為自鎖現(xiàn)象更為廣泛的應(yīng)用于實際打下理論基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞:自鎖現(xiàn)象；自鎖條件；自鎖應(yīng)用1引言力學(xué)是物理學(xué)的一個分支。它記述和研究人類從自然現(xiàn)象和生產(chǎn)活動中認識及應(yīng)用物體機械規(guī)律的歷史。我國古代春秋時期墨翟及其弟子的著作《墨經(jīng)》(公元前4~公元前3世紀)中，就有涉及力的概念，對杠桿平衡、重心、浮力、強度、剛度都有敘述。東漢《尚書緯考靈曜》、《論衡》等古籍中也零星有力學(xué)知識記載。宋代李誡在《營造法式》中指出梁截面高與寬之比

3、以3:2為好。沈括則在《夢溪筆談》記載了頻率為1:2的琴弦共振，既固體彈性波的空腔效應(yīng)等力學(xué)知識?？煽闯鲎髡咧^造詣高深。另一方面：秦代李冰父子在四川岷江，領(lǐng)導(dǎo)人民建造的惠及今人的世界級水利工程，都江堰。約建于591~599年的趙州橋，跨度37.4米，采用拱券高只有7米的淺拱；1056年建成的山西應(yīng)縣木塔，采用筒式結(jié)構(gòu)和各種斗拱，900多年來經(jīng)受過多次地震的考驗。漢代張衡創(chuàng)造了復(fù)雜精密的渾天儀和地動儀；三國時的馬鈞創(chuàng)造了指南車和離心拋石機

4、。從中可看出中]1[國先人對力學(xué)的認識是深刻，對力學(xué)的運用是充滿令人敬佩的智慧的。在近代和現(xiàn)代，力學(xué)隨著研究內(nèi)容的深入和研究領(lǐng)域的擴大逐漸形成各個分支，近年來又出現(xiàn)了跨分支、跨學(xué)科綜合研究的趨勢。周培源有言：力學(xué)不獨在物理學(xué)中占極重要的地位，并且對于天文學(xué)及各種工程學(xué)皆有極大的貢獻。天文學(xué)中的天體力學(xué)，即解釋各行星圍繞太陽運動的學(xué)問，是一種根據(jù)于力學(xué)各定律的計算，它的理論結(jié)果和天文測量甚為吻合。至于各種工程學(xué)都和力學(xué)有關(guān)系，只是有深有淺

5、而已。縱然力學(xué)發(fā)]2[展迅速，但力學(xué)基礎(chǔ)未變。利用力學(xué)基礎(chǔ)知識進行創(chuàng)新、發(fā)明是當(dāng)今的一大特點。力學(xué)中有一類現(xiàn)象稱為“自鎖現(xiàn)象”，利用自鎖現(xiàn)象的力學(xué)原理開發(fā)出了各種各樣的機械工具，廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，在日常生活中利用這一原理的現(xiàn)象也隨處可見。2自鎖現(xiàn)象的研究3從（2.2.1）式可發(fā)現(xiàn)自鎖現(xiàn)象的產(chǎn)生與摩擦系數(shù)和角度θ有關(guān)，因此可以引進摩擦角的概念。假設(shè)上例中斜坡底腳θ可變。我們把法向反作用力N與摩擦力F的合力R稱為支持面對物體的全反力。

6、全反力和法線的夾角為α。當(dāng)摩擦力F達到最大值Fmax，這時的夾角α達到最大值β，把β稱為摩擦角。]6[(2.3)此式表明：摩擦角β的正切等于靜摩擦因數(shù)μ。即：（2.4）由幾何關(guān)系可推得β等于底腳θ。由于靜摩擦力不可能超過最大值，因此全約束力的作用線也不可能超出摩擦角以外，即全約束反力必在摩擦角之內(nèi)。進而可知如果作用于物體的主動力的合力Q的作用線在摩擦角之內(nèi)，則無論這個力怎樣大，總有一個全反力R與之平衡，物體保持靜止；反之，如果主動力的合