生活中的自鎖現(xiàn)象及其意義

1、生活中的自鎖現(xiàn)象及其意義摘要：力學(xué)中有一類現(xiàn)象，當(dāng)物體的某一物理量滿足一定條件時(shí)，無(wú)論施以多大的力都不可能讓它與另一個(gè)物體之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，物理上稱這種現(xiàn)象 為“自鎖” 。生活中存在大量的自鎖現(xiàn)象，例如維修汽車時(shí)所用的千斤頂就是根據(jù)自鎖原理設(shè)計(jì)的，但首先我們必須先研究其發(fā)生的條件，然后根據(jù)不同需要來(lái)運(yùn)用自鎖原理，自鎖現(xiàn)象是力學(xué)中的一種特有現(xiàn)象，當(dāng)自鎖條件滿足時(shí)，外 力越大，物體保持靜止的能力越強(qiáng)，不論該力多大，物塊都不會(huì)滑動(dòng)。關(guān)鍵字：自

2、鎖現(xiàn)象、自鎖條件、摩擦角、應(yīng)用 1、引言生活中很多的技術(shù)都運(yùn)用到了自鎖，但自鎖有利也有弊，必須了解發(fā)生自鎖或不自鎖的條件，以便利用自鎖，所以需要通過(guò)研究自鎖的原理來(lái)應(yīng)用在生活中。自鎖的定義：僅在驅(qū)動(dòng)力或驅(qū)動(dòng)力矩作用下，由于摩擦使機(jī)構(gòu)不能產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的

3、現(xiàn)象。2、自鎖現(xiàn)象產(chǎn)生條件 、自鎖現(xiàn)象產(chǎn)生條件一、首先讓我們了解一下水平面上的自鎖現(xiàn)象如圖（1a） ，重力為 G 的物體，放置在粗糙的水平面上，用適當(dāng)大小的水平力 F1 推它時(shí)，物塊總會(huì)運(yùn)動(dòng)。但當(dāng)用豎直向下的力 F2 去推，物塊則不會(huì)運(yùn)動(dòng)。既使 F2 的方向旋轉(zhuǎn)一個(gè)小角度變成 F3 來(lái)推，物塊也不一定會(huì)運(yùn)動(dòng)。只有當(dāng)力的方向與豎直方向的夾角超過(guò)一定角度變成 F4 時(shí)，用適當(dāng)?shù)牧ν苿?dòng)，物塊才可能運(yùn)動(dòng)，而小于這一角度，無(wú)論用多大的力都不可能推

4、動(dòng)它。當(dāng)物體與支持面之間粗糙，一旦存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，就會(huì)受靜摩擦力作用，設(shè)最大靜摩擦因數(shù)為μ，則最大靜摩擦力為 。如圖（1b）中，水 N M F f ? ?平面對(duì)物體的作用力 （支持力與靜摩擦力的矢量和）與豎直方向的夾角 a， F?滿足 。a 稱為摩擦角，無(wú)論支持力 FN 如何變，a 保持不變，其 ? ? ? ?N Ff tan大小僅由摩擦因數(shù)決定。自鎖現(xiàn)象在力學(xué)中應(yīng)用極其廣泛，在生活、生產(chǎn)中也隨處可見(jiàn)，比如，有時(shí)候停電了，去外面我們有

5、時(shí)可以看到維修電力的工人需要爬上電線桿，而登高對(duì)人來(lái)說(shuō)是很困難的，所以他們腳上都會(huì)穿上特制的設(shè)備，這個(gè)設(shè)備就是根據(jù)自鎖制造的“登高腳扣” （圖 3）,它的發(fā)明方便了人們的工作生活。一般腳扣是一對(duì)用機(jī)械強(qiáng)度較大的金屬材制作，用于承受人體重量。腳扣彎成略大于半圓形的彎扣，確?？圩‰娋€桿，保證足夠的接觸面。內(nèi)側(cè)面附有摩擦因數(shù)較大的材料，扣的一端安裝腳踏板。使用時(shí)，彎扣卡住電桿，當(dāng)一側(cè)著力向下踩時(shí)，形成兩側(cè)向里的擠壓，接觸面產(chǎn)生向上的摩擦力，且

6、向下踩的力越大，壓力也越大，滿足自鎖條件，因而不會(huì)沿桿滑下。只需兩腳交替上抬就可爬上電線桿。（圖 3 登高腳扣）還有一種應(yīng)用自鎖原理的設(shè)備我們也很熟悉，這個(gè)東西在汽車修理店我們會(huì)經(jīng)?？吹剑蔷褪羌芷鹌嚂r(shí)用到的“千斤頂” （圖 4） ，千斤頂又稱機(jī)械式千斤頂，是由人力通過(guò)螺旋副傳動(dòng)，螺桿或螺母套筒作為頂舉件。普通螺旋千斤頂靠螺紋自鎖作用支持重物，構(gòu)造簡(jiǎn)單，推動(dòng)手柄，使絲桿的螺紋沿著底座螺紋槽慢慢旋進(jìn)而頂起重物。并在頂起重物后，重物和絲桿