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文档简介

自锁现象及分析第1页一个物体受静摩擦力作用而静止,当用外力试图使这个物体运动时,外力越大,物体被挤压越紧,越不轻易运动,即最大静摩擦力保护能力越强,这种现象叫自锁(定)现象。自锁现象定义第2页重力为G物体,放置在粗糙水平面上:当用适当大小水平外力(如F1)推它时,总能够使它动起来。当用竖直向下力去推(如F2),显然它不会动。使F2方向旋转一个小角度(如F3),就算用再大力它也不一定会运动。只有当力方向与竖直方向夹角超出某一角度值时(如F4),才可能用适当力将它推进,而小于这一角度,不论用多大力都不可能推进它。这一现象称为静力学中“自锁现象”。水平面上自锁现象F1F4F2F3第3页当物体与支持面之间粗糙,一旦存在相对运动趋势,就会受静摩擦力作用,设最大静摩擦因数为μ(中学不要求最大静摩擦因数跟动摩擦因数区分),则最大静摩擦力为fM=μFN。水平面对物体作用力F′(支持力与静摩擦力矢量和)与竖直方向夹角α称为摩擦角不论支持力FN怎样变,α保持不变,其大小仅由摩擦因数决定。问题分析fFNF′α第4页设用斜向下推力F作用于物体,方向与竖直方向成θ问题分析FfFNθF趋于无穷大时依然成立第5页紧靠在竖直墙壁上物体,在适当大外力作用下,能够保持静止。当外力大到重力能够忽略,不论用斜向上力,还是用斜向下力,发生自锁条件与水平面情况是相同。如改用与竖直墙壁夹角来表示,临界角α0可表示为α0=arctan1/μ。竖直面自锁现象F1ααF2αF2第6页斜面上物体不自由滑落条件:斜面自锁现象F斜面上物体受到外力F作用,当F与F1之间夹角小于θ时,依然处于自锁状态,物体保持静止。第7页如图所表示,由两根短杆组成一个自锁起重吊钩,将它放入被吊空罐内,使其张开一定夹角压紧在罐壁上,其内部结构如图(b)所表示。当钢绳匀速向上提起时,两杆对罐壁越压越紧,若摩擦力足够大,就能将重物提升起来,罐越重,短杆提供压力足够大,称为“自锁定机构”。若罐重力为G,短杆与竖直方向夹角为θ=60º,求吊起该重物时,短杆对罐壁压力(短杆质量不计)自锁现象应用GFF1F2FNFf(c)θθ(a)(b)静摩擦力最少应为多大?第8页尖劈能够用来卡紧物件。假如尖劈锐角足够小,它能够嵌入木头缝或墙缝里,这是因为摩擦力作用使尖劈静止在木头缝中或墙缝里,称为摩擦自锁

。像木器家俱中常在横接处打入木楔就是应用尖劈摩擦自锁原理。尖劈摩擦自锁力学分析第9页α第10页在实际生活工作当中,人们有时需要登高,如电业工人要攀爬电线杆。而登高杆对人来说是很困难。人们巧妙利用自锁原剪创造了高脚扣,它创造方便了人们工作生活。普通脚扣是一对用机械强度较大金属材制作,用于承受人体重量。脚扣弯成略大于半圆形弯扣,确保扣住电线杆,确保足够接触面。内侧面附有摩擦因数较大材料,扣一端安装脚踏板。使用时,弯扣卡住电杆,当一侧着力向下踩时,形成两侧向里挤压,接触面产生向上摩

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