自鎖現象

自鎖現象

物理學術語
法向反力N與摩擦力F的合力R稱為支持面對物體的全反力。即摩擦力F達到最大值Fmax時,這時的夾角a也達到最大值b,把b稱為摩擦角。tanb=F/N=μN/N=μ此式表明:摩擦角b的正切等于靜摩擦因數。即:μ≥tanθ。物體在這種條件下的平衡現象稱之自鎖現象。物塊平衡時,靜摩擦力不一定達到最大值,可在零與最大值之間變化,所以全約束力與法線間的夾角φ也在零與摩擦角之間變化.工程實際中常應用自鎖原理設計一些機構或夾具,如千斤頂、壓榨機、圓錐銷等,使它們始終保持在平衡狀态下工作。
  • 中文名:自鎖現象
  • 外文名:Self-lock
  • 别名:
  • 相關物理量:摩擦角
  • 學科:物理學

摩擦角

法向反力N與摩擦力F的合力R稱為支持面對物體的全反力。

即摩擦力F達到最大值Fmax時,這時的夾角a也達到最大值b,把b稱為摩擦角。

tanb=F/N=μN/N=μ

此式表明:摩擦角b的正切等于靜摩擦因數。

即:μ≥tanθ

特點

物塊平衡時,靜摩擦力不一定達到最大值,可在零與最大值Fmax之間變化,所以全約束角與法線間的夾角α也在零與摩擦角t之間變化。

内涵

如果作用于物體的主動力的合力Q的作用線在摩擦角之内,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,如果主動力的合力Q的作用線在摩擦角之外,則無論這個力多麼小,物體也不可能保持平衡。這種與力大小無關而與摩擦角有關的平衡條件稱為自鎖條件。物體在這種條件下的平衡現象稱之自鎖現象。一個物體受靜摩擦力作用而靜止,當用外力試圖使這個物體運動時,外力越大,物體被擠壓的越緊,越不容易運動,即最大靜摩擦力的保護能力越強,這種現象叫自鎖(定)現象。出現自鎖現象的原因是,自鎖條件滿足時,最大靜摩擦力會随外力的增大而同比例增大。

知識點主要内容

物塊平衡時,靜摩擦力不一定達到最大值,可在零與最大值之間變化,所以全約束力與法線間的夾角φ也在零與摩擦角之間變化.

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内。由此可知:

(1)如果作用于物塊的全部主動力的合力的作用線在摩擦角之内,則無論這個力怎樣大,物塊必保持靜止。稱這種現象為自鎖現象。因為在這種情況下,主動力的合力與法線間的夾角,因此,主動力的合力的作用線必在摩擦角之内,而全約束力的作用線也在此摩擦角之内,主動力的合力和全約束力必能滿足二力平衡條件,所以物塊必靜止。工程實際中常應用自鎖原理設計一些機構或夾具,如千斤頂、壓榨機、圓錐銷等,使它們始終保持在平衡狀态下工作。

(2)如果全部主動力的合力的作用線在摩擦角之外,則無論這個力怎樣小,物塊一定會滑動。因為在這種情況下,全部主動力的合力的作用線已在摩擦角之外,全約束力的作用線不可能出現在摩擦角之外,不能滿足二力平衡條件,所以物塊不會靜止。應用這個道理,可以設法避免發生自鎖現象。

測定靜摩擦因數

利用摩擦角的概念,可用簡單的試驗方法,測定靜摩擦因數。

把要測定的兩種材料分别做成斜面和物塊,把物塊放在斜面上,并逐漸從零起增大斜面的傾角θ,直到物塊剛開始下滑時為止。記下斜面傾角θ,這時的θ角就是要測定的摩擦角,其正切就是要測定的摩擦因數。理由如下:由于物塊僅受重力和全約束力作用而平衡,所以重力與全約束力應等值、反向、共線,因此沿垂直線,重力與斜面法線的夾角等于斜面傾角θ。而當物塊處于臨界狀态時,全約束力與法線間的夾角等于摩擦角,也即θ=φ。所以摩擦因數為tanθ。

斜面的自鎖條件

下面讨論斜面的自鎖條件,即讨論物塊A在鉛直載重的作用下,不沿斜面下滑的條件。由前面分析可知,物塊不下滑,即斜面的自鎖條件是斜面的傾角小于或等于摩擦角。

斜面的自鎖條件就是螺紋的自鎖條件。因為螺紋可以看成為繞在一圓柱體上的斜面,如圖b所示,螺紋升角θ就是斜面的傾角。螺母相當于斜面上的滑塊A,加于螺母的軸向載荷,相當于物塊A的重力,要使螺紋自鎖,必須使螺紋的升角θ小于或等于摩擦角。因此螺紋的自鎖條件也是。

相關詞條

相關搜索

其它詞條