巧用摩擦自鎖提起空瓶

兩個(gè)相互接觸并擠壓的物體，當(dāng)它們發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢時(shí)，就會(huì)在接觸面上產(chǎn)生阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢的力，這種力叫作摩擦力。摩擦力的方向與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢的方向相反。日常生活中最常見的摩擦有靜摩擦、滑動(dòng)摩擦和滾動(dòng)摩擦三種。

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，物體被擠壓得越緊，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)象叫自鎖現(xiàn)象。

物體運(yùn)動(dòng)所需的條件是在其運(yùn)動(dòng)方向上的動(dòng)力大于阻力，以在水平地面推動(dòng)箱子為例，推力在產(chǎn)生水平方向動(dòng)力的同時(shí)，也產(chǎn)生向下分力，導(dǎo)致箱子對(duì)地面的壓力增加，進(jìn)而增大地面與箱子之間的摩擦力。如果推力與水平方向的角度過大，則無論用多大的力推箱子，箱子與地面之間的靜摩擦力都會(huì)阻止箱子運(yùn)動(dòng)，這就是摩擦自鎖。推力在接觸面向（下圖中為豎直方向）上的夾角小于某臨界一角度時(shí)，就會(huì)發(fā)生摩擦自鎖，此時(shí)推力越大，靜摩擦力越大，自鎖越牢固。與此類似還有斜面自鎖。

其實(shí)摩擦自鎖的現(xiàn)象在我們生活中非常常見，當(dāng)我們用梯子爬墻的時(shí)候，梯子的一端在地面，而另外一端在墻面。如果沒有摩擦力，梯子就會(huì)滑落下來。正是因?yàn)橛辛四Σ亮?，梯子、地面和墻面形成了摩擦自鎖，所以我們才能順著梯子往上爬。木螺釘、自鎖螺絲、螺旋千斤頂?shù)榷际鞘褂眯泵孀枣i原理的例子。另外，沙丘的形狀就與摩擦自鎖有關(guān)，機(jī)械加工時(shí)用于固定工件的夾具利用的也是摩擦自鎖原理。利用摩擦自鎖我們還可以做很多有趣的實(shí)驗(yàn)，本期科學(xué)課堂為大家?guī)砝K子提空瓶的有趣實(shí)驗(yàn)。

科學(xué)原理：

倒置玻璃瓶時(shí)，泡沫球擠壓繩子，繩子擠壓玻璃瓶，產(chǎn)生了很大的摩擦力，泡沫小球、繩子和瓶子形成了摩擦自鎖，在重力和拉力的作用下，處于摩擦自鎖的物體由于摩擦力的存在會(huì)始終保持靜止，所以繩子就提起了玻璃瓶。

材料準(zhǔn)備：繩子、空玻璃瓶（塑料瓶）、泡沫小球（或紙團(tuán)）

實(shí)驗(yàn)操作：

1．將略小于玻璃瓶口的泡沫小球塞入玻璃瓶內(nèi)。

2．將繩子伸入瓶內(nèi)，向上提起繩子，發(fā)現(xiàn)此時(shí)不能提起玻璃瓶。

3．把繩子放入瓶中，倒置瓶子，拉動(dòng)繩子，讓泡沫小球卡到瓶口。

4．此時(shí)再提起繩子，發(fā)現(xiàn)玻璃瓶被提起來了，為了增加趣味性，還可以在瓶身上貼貼紙，不讓人看到瓶內(nèi)的泡沫小球。