自鎖現(xiàn)象及分析2021/10/101一個物體受靜摩擦力作用而靜止，當(dāng)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(xiàn)象叫自鎖（定）現(xiàn)象。自鎖現(xiàn)象的定義2021/10/102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，總可以使它動起來。當(dāng)用豎直向下的力去推（如F2），顯然它不會動。使F2的方向旋轉(zhuǎn)一個小角度（如F3），就算用再大的力它也不一定會運動。只有當(dāng)力的方向與豎直方向的夾角超過某一角度值時（如F4），才可能用適當(dāng)?shù)牧⑺苿樱∮谶@一角度，無論用多大的力都不可能推動它。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Ｆ1Ｆ4Ｆ2Ｆ32021/10/103當(dāng)物體與支持面之間粗糙，一旦存在相對運動趨勢，就會受靜摩擦力作用，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)跟動摩擦因數(shù)的區(qū)別），則最大靜摩擦力為fM＝μFN。水平面對物體的作用力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。問題分析fＦNＦ′α2021/10/104設(shè)用斜向下的推力F作用于物體，方向與豎直方向成θ問題分析ＦfＦNθF趨于無窮大時仍然成立2021/10/105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表示，臨界角α0可表達為α0＝arctan1/μ。豎直面的自鎖現(xiàn)象F1ααF2αF22021/10/106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，仍然處于自鎖狀態(tài)，物體保持靜止。2021/10/107如圖所示，由兩根短桿組成的一個自鎖起重吊鉤，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，兩桿對罐壁越壓越緊，若摩擦力足夠大，就能將重物提升起來，罐越重，短桿提供的壓力足夠大，稱為“自鎖定機構(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，短桿對罐壁的壓力（短桿的質(zhì)量不計）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？2021/10/108尖劈可以用來卡緊物件。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