自鎖現(xiàn)象及分析2021/5/91一個(gè)物體受靜摩擦力作用而靜止，當(dāng)用外力試圖使這個(gè)物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，外力越大，物體被擠壓的越緊，越不容易運(yùn)動(dòng)，即最大靜摩擦力的保護(hù)能力越強(qiáng)，這種現(xiàn)象叫自鎖（定）現(xiàn)象。自鎖現(xiàn)象的定義2021/5/92重力為G的物體，放置在粗糙的水平面上：當(dāng)用適當(dāng)大小的水平外力（如F1）推它時(shí)，總可以使它動(dòng)起來(lái)。當(dāng)用豎直向下的力去推（如F2），顯然它不會(huì)動(dòng)。使F2的方向旋轉(zhuǎn)一個(gè)小角度（如F3），就算用再大的力它也不一定會(huì)運(yùn)動(dòng)。只有當(dāng)力的方向與豎直方向的夾角超過(guò)某一角度值時(shí)（如F4），才可能用適當(dāng)?shù)牧⑺苿?dòng)，而小于這一角度，無(wú)論用多大的力都不可能推動(dòng)它。這一現(xiàn)象稱為靜力學(xué)中的“自鎖現(xiàn)象”。水平面上的自鎖現(xiàn)象Ｆ1Ｆ4Ｆ2Ｆ32021/5/93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（中學(xué)不要求最大靜摩擦因數(shù)跟動(dòng)摩擦因數(shù)的區(qū)別），則最大靜摩擦力為fM＝μFN。水平面對(duì)物體的作用力F′（支持力與靜摩擦力的矢量和）與豎直方向的夾角α稱為摩擦角無(wú)論支持力FN如何變，α保持不變，其大小僅由摩擦因數(shù)決定。問(wèn)題分析fＦNＦ′α2021/5/94設(shè)用斜向下的推力F作用于物體，方向與豎直方向成θ問(wèn)題分析ＦfＦNθF趨于無(wú)窮大時(shí)仍然成立2021/5/95緊靠在豎直墻壁上的物體，在適當(dāng)大的外力作用下，可以保持靜止。當(dāng)外力大到重力可以忽略，無(wú)論用斜向上的力，還是用斜向下的力，發(fā)生自鎖的條件與水平面的情況是相同的。如改用與豎直墻壁的夾角來(lái)表示，臨界角α0可表達(dá)為α0＝arctan1/μ。豎直面的自鎖現(xiàn)象F1ααF2αF22021/5/96斜面上的物體不自由滑落的條件：斜面的自鎖現(xiàn)象F斜面上的物體受到外力F的作用，當(dāng)F與F1之間的夾角小于θ時(shí)，仍然處于自鎖狀態(tài)，物體保持靜止。2021/5/97如圖所示，由兩根短桿組成的一個(gè)自鎖起重吊鉤，將它放入被吊的空罐內(nèi)，使其張開一定的夾角壓緊在罐壁上，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖（b）所示。當(dāng)鋼繩勻速向上提起時(shí)，兩桿對(duì)罐壁越壓越緊，若摩擦力足夠大，就能將重物提升起來(lái)，罐越重，短桿提供的壓力足夠大，稱為“自鎖定機(jī)構(gòu)”。若罐重力為G，短桿與豎直方向夾角為θ=60o，求吊起該重物時(shí)，短桿對(duì)罐壁的壓力（短桿的質(zhì)量不計(jì)）自鎖現(xiàn)象的應(yīng)用GFF1F2FNFf(c)θθ(a)(b)靜摩擦力至少應(yīng)為多大？2021/5/98尖劈可以用來(lái)卡緊物件。如果尖劈的銳角足夠小，它可以嵌入木頭縫或墻縫里，這是由于摩擦力的作用使尖劈靜止在木頭縫中或墻縫里，稱為摩擦自鎖

。像木器家具中常在橫接處打入木楔就是應(yīng)用尖劈摩擦自鎖的原理。尖劈摩擦自鎖力學(xué)分析2021/5/99α2021/5/910在實(shí)際生活工作當(dāng)中，人們有時(shí)需要登高，如電業(yè)工人要攀爬電線桿。而登高桿對(duì)人來(lái)說(shuō)是很困難的。人們巧妙的運(yùn)用自鎖原理發(fā)明了高腳扣，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，確保扣住電線桿，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