力學(xué)中的自鎖現(xiàn)象及應(yīng)用

1、1力學(xué)中的自鎖現(xiàn)象及應(yīng)用力學(xué)中的自鎖現(xiàn)象及應(yīng)用摘要自鎖現(xiàn)象是力學(xué)中的特殊現(xiàn)象，在生活和工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中應(yīng)用廣泛，論文對(duì)力學(xué)自鎖現(xiàn)象的定義、產(chǎn)生原因及生活工程中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)和研究，了解了自鎖現(xiàn)象產(chǎn)生的機(jī)理和生活中常見(jiàn)自鎖現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)，明確了自鎖現(xiàn)象是高技術(shù)機(jī)械的基礎(chǔ)利用自鎖原理可以設(shè)計(jì)一些機(jī)巧的機(jī)械、自鎖現(xiàn)象有利有弊，破壞了自鎖條件即可解除不需要的自鎖及利用自鎖原理設(shè)計(jì)的機(jī)械能夠解決很多實(shí)際問(wèn)題。通過(guò)對(duì)力學(xué)自鎖現(xiàn)象的研究和應(yīng)用分析，深入

2、的了解力學(xué)中的自鎖現(xiàn)象，為自鎖現(xiàn)象更為廣泛的應(yīng)用于實(shí)際打下理論基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞:自鎖現(xiàn)象；自鎖條件；自鎖應(yīng)用1引言力學(xué)是物理學(xué)的一個(gè)分支。它記述和研究人類(lèi)從自然現(xiàn)象和生產(chǎn)活動(dòng)中認(rèn)識(shí)及應(yīng)用物體機(jī)械規(guī)律的歷史。我國(guó)古代春秋時(shí)期墨翟及其弟子的著作《墨經(jīng)》(公元前4~公元前3世紀(jì))中，就有涉及力的概念，對(duì)杠桿平衡、重心、浮力、強(qiáng)度、剛度都有敘述。東漢《尚書(shū)緯考靈曜》、《論衡》等古籍中也零星有力學(xué)知識(shí)記載。宋代李誡在《營(yíng)造法式》中指出梁截面高與寬之比

3、以3:2為好。沈括則在《夢(mèng)溪筆談》記載了頻率為1:2的琴弦共振，既固體彈性波的空腔效應(yīng)等力學(xué)知識(shí)?？煽闯鲎髡咧^造詣高深。另一方面：秦代李冰父子在四川岷江，領(lǐng)導(dǎo)人民建造的惠及今人的世界級(jí)水利工程，都江堰。約建于591~599年的趙州橋，跨度37.4米，采用拱券高只有7米的淺拱；1056年建成的山西應(yīng)縣木塔，采用筒式結(jié)構(gòu)和各種斗拱，900多年來(lái)經(jīng)受過(guò)多次地震的考驗(yàn)。漢代張衡創(chuàng)造了復(fù)雜精密的渾天儀和地動(dòng)儀；三國(guó)時(shí)的馬鈞創(chuàng)造了指南車(chē)和離心拋石機(jī)

4、。從中可看出中]1[國(guó)先人對(duì)力學(xué)的認(rèn)識(shí)是深刻，對(duì)力學(xué)的運(yùn)用是充滿令人敬佩的智慧的。在近代和現(xiàn)代，力學(xué)隨著研究?jī)?nèi)容的深入和研究領(lǐng)域的擴(kuò)大逐漸形成各個(gè)分支，近年來(lái)又出現(xiàn)了跨分支、跨學(xué)科綜合研究的趨勢(shì)。周培源有言：力學(xué)不獨(dú)在物理學(xué)中占極重要的地位，并且對(duì)于天文學(xué)及各種工程學(xué)皆有極大的貢獻(xiàn)。天文學(xué)中的天體力學(xué)，即解釋各行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的學(xué)問(wèn)，是一種根據(jù)于力學(xué)各定律的計(jì)算，它的理論結(jié)果和天文測(cè)量甚為吻合。至于各種工程學(xué)都和力學(xué)有關(guān)系，只是有深有淺

5、而已?？v然力學(xué)發(fā)]2[展迅速，但力學(xué)基礎(chǔ)未變。利用力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)新、發(fā)明是當(dāng)今的一大特點(diǎn)。力學(xué)中有一類(lèi)現(xiàn)象稱(chēng)為“自鎖現(xiàn)象”，利用自鎖現(xiàn)象的力學(xué)原理開(kāi)發(fā)出了各種各樣的機(jī)械工具，廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，在日常生活中利用這一原理的現(xiàn)象也隨處可見(jiàn)。2自鎖現(xiàn)象的研究3從（2.2.1）式可發(fā)現(xiàn)自鎖現(xiàn)象的產(chǎn)生與摩擦系數(shù)和角度θ有關(guān)，因此可以引進(jìn)摩擦角的概念。假設(shè)上例中斜坡底腳θ可變。我們把法向反作用力N與摩擦力F的合力R稱(chēng)為支持面對(duì)物體的全反力。

6、全反力和法線的夾角為α。當(dāng)摩擦力F達(dá)到最大值Fmax，這時(shí)的夾角α達(dá)到最大值β，把β稱(chēng)為摩擦角。]6[(2.3)此式表明：摩擦角β的正切等于靜摩擦因數(shù)μ。即：（2.4）由幾何關(guān)系可推得β等于底腳θ。由于靜摩擦力不可能超過(guò)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(nèi)。進(jìn)而可知如果作用于物體的主動(dòng)力的合力Q的作用線在摩擦角之內(nèi)，則無(wú)論這個(gè)力怎樣大，總有一個(gè)全反力R與之平衡，物體保持靜止；反之，如果主動(dòng)力的合