什么叫自锁(何为自锁何为互锁)

表哥问我什么是摩擦自锁|推荐

郭克少年

熊海子一旦回到学校，13岁半以上的表弟可能就没有时间停止沉迷游戏了，二姨给你上了这个“高材生”辅导物理课。表哥说我今天学了摩擦力。

但是我全忘了！我该怎么跟他解释？

这里有一份科学家专为孩子写的课外辅导请你拿好：

如果你玩过沙堆，你会发现一个有趣的现象：没有围栏，散沙堆成的沙堆形状几乎一样。不扩大沙堆的底部面积，就不能堆得更高。沙堆的斜坡形成自然平行线。

砂桩倾向于具有相似的倾角。图片123rf

这种奇妙的现象要归功于静摩擦力。摩擦分为滑动摩擦和静摩擦。相对运动的物体之间存在滑动摩擦，而相对静止的物体之间只要有相对运动的趋势就存在静摩擦。放在斜面上的物体靠它保持静止；人走路时，推回地面，提供前进的动力；手里拿着杯子的时候，它让杯子不掉；在拧紧的螺栓和螺母之间，也用于保持松动。如果静摩擦力突然消失，人类将无法行走，绳索也不会打结，螺丝也不会固定，大部分建筑物都会倒塌。

与滑动摩擦不同，静摩擦力的大小取决于物体的运动和受力状态，它可以在零和某个最大值之间变化，这个最大值称为最大静摩擦力与接触面上的压力和接触面的粗糙度有关。

想象一下weclipart.com

比如水平地面上有一个箱子，人们用很小的力度推动箱子，箱子却没有被推动。此时，箱体与地面有相对运动的趋势，存在静摩擦力，与推力大小相等，方向相反。当人逐渐加大推力时，静摩擦力也随之增大，保持平衡。直到推力超过最大静摩擦力，箱体开始滑动，静摩擦力变成滑动摩擦力。滑动摩擦力往往小于最大静摩擦力，这就是为什么推一个物体比较费力，而移动后推就不那么费力的原因。

沙堆上的砾石保持静止，摩擦力当然是静摩擦力。那么，为什么静摩擦力可以“锁住”沙堆呢？

作者制作的摩擦角示意图。

如图所示，两个物体相互接触的接触面上的压力为n，静摩擦力为f，它们的合力为f，在工程技术上称为全约束力。a是f和n之间的角度.当静摩擦力达到最大静摩擦力时，两个物体处于滑动的极限状态。此时F最大，夹角A也最大。此时的夹角A称为摩擦角。

摩擦角只与接触面的状况有关，与接触面上的压力无关。接触面越粗糙，摩擦角越大。

根据静摩擦力的特性，可以得出这样的结论：如果把一个物体放在一个平面或斜面上，除了平面或斜面施加的力，只要其他合力(也叫主力)的方向与接触面法线(即支撑力的方向)的夹角小于摩擦角，那么无论主力有多大，物体都可以始终保持静止。这种现象被称为摩擦自锁.

摩擦自锁原理不仅可以用来解释生活中许多有趣的现象，也可以在工程设计中加以考虑。比如公园里的滑梯倾斜角度不能太小。如果达到摩擦自锁条件，孩子就会“锁”在上面，不能玩耍。螺钉和螺母刻有螺纹，螺纹的上升角就是斜面的倾角。当螺母拧在螺栓上时，螺母可视为斜面上的物体(螺纹)。如果螺纹的上升角小于螺栓和螺母之间的摩擦角，就达到了自锁条件。只要螺纹没有损坏，螺母和螺栓就能牢固结合，不会自动松动。

砂桩的固定行为也与摩擦自锁有关。在实际上一切松散的物体在自由堆放时都会有这样的现象,的工程技术中，散装材料自由堆放时所能保持的最大倾角称为休止角。当桩的倾斜角小于休止角时，可以稳定堆积。一旦倾斜度超过

不同种类的物体有不同的静止角度。细砂的休止角约为32，砾石的休止角可达45左右。休止角在工程设计中具有重要意义。比如在水利工程中，河岸的坡度要比休止角小很多，以防坍塌。

河岸应该保持一定的倾斜度

在知识点读八年级的时候

当相互接触的物体相对滑动时，接触面上会有一个阻碍相对运动的力，称为滑动摩擦。

即使相互接触的物体是相对静止的，只要它们之间存在相对运动的趋势，接触面上就会产生阻碍相对运动趋势的摩擦力，称为静摩擦力。

编辑：张帅一

Shell boy是专门为中学生搭建的有趣的科普平台。

从熟悉的教室到生活和科学，

更适合青少年。