物體依靠摩擦保持平衡的現象稱為自鎖,且不論受到多大的主動力總能夠保持靜止(常稱“卡死”現象)。
自鎖現象是壹種力學物理現象,如果作用於物體的主動力的合力Q的作用線在摩擦角之內,則無論這個力怎樣大,總有壹個全反力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,則無論這個力多麽小,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。
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別做成斜面和物塊,把物塊放在斜面上,並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。
主要考點
物塊平衡時,靜摩擦力不壹定達到最大值,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。由於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。由此可知:
1、如果作用於物塊的全部主動力的合力的作用線在摩擦角之內,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內,而全約束力的作用線也在此摩擦角之內,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壹些機構或夾具,如千斤頂、壓榨機、圓錐銷等,使它們始終保持在平衡狀態下工作。
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,物塊壹定會滑動。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。
以上內容參考:百度百科-自鎖現象